van der Waals-binding
Watermoleculen in vloeibaar water worden tot elkaar aangetrokken door elektrostatische krachten, en deze krachten worden beschreven als van der Waals-krachten of van der Waals-bindingen. Hoewel het watermolecuul als geheel elektrisch neutraal is, is de verdeling van de lading in het molecuul niet symmetrisch en leidt dit tot een dipoolmoment – een microscopische scheiding van de positieve en negatieve ladingscentra. Dit leidt tot een netto aantrekkingskracht tussen dergelijke polaire moleculen die tot uiting komt in de cohesie van watermoleculen en bijdraagt aan viscositeit en oppervlaktespanning. Misschien is het redelijk om te zeggen dat van der Waals-krachten water in vloeibare toestand houden totdat thermische agitatie gewelddadig genoeg wordt om die van der Waals-bindingen bij 100 ° C te verbreken. Bij afkoeling zorgen resterende elektrostatische krachten tussen moleculen ervoor dat de meeste stoffen vloeibaar worden en uiteindelijk stollen (met uitzondering van helium, dat nooit een vaste stof wordt bij atmosferische druk).
Waterstofbinding is een voorbeeld van van der Waals-binding die van groot belang is in de eigenschappen van water en zijn gedrag in de biochemie. Het wordt toegeschreven aan de dipool-dipool-interacties met bindingen tussen waterstof en andere atomen. De waterstof zal enigszins positief zijn ten opzichte van het andere atoom in een binding met atomen zoals zuurstof, stikstof en fluor die een hoge elektronegativiteit hebben, ook al heeft het molecuul zelf geen netto lading.
Zelfs niet-polaire moleculen ervaren enige van der Waals-binding, wat kan worden toegeschreven aan hun polarisering. Hoewel de moleculen geen permanente dipoolmomenten hebben, kunnen ze instantane dipoolmomenten hebben die veranderen of oscilleren met de tijd. Deze fluctuaties van moleculaire dipoolmomenten leiden tot een netto aantrekkingskracht tussen moleculen waardoor niet-polaire stoffen zoals tetrachloorkoolstof vloeistoffen kunnen vormen. van het dipool elektrische veld laat zien dat het elektrische veld van een momentane dipool de neiging zal hebben om een naburig molecuul zo te polariseren dat het zal worden aangetrokken – een soort van elektrische analoog aan een staafmagneet die een paperclip magnetiseert zodat het zal worden aangetrokken door de magneet (Dit gebeurt ongeacht welke pool van de magneet dicht bij de paperclip wordt gebracht.) De zwakkere van der Waalskrachten in niet-polaire vloeistoffen kunnen zich uiten in lage oppervlaktespanning en lage kookpunten.