Fuerzas de Van der Waals

Las moléculas de agua en el agua líquida se atraen entre sí por fuerzas electrostáticas, y estas fuerzas se describen como fuerzas de Van der Waals o enlaces de Van der Waals. A pesar de que la molécula de agua en su conjunto es eléctricamente neutra, la distribución de carga en la molécula no es simétrica y produce un momento dipolar - una separación microscópica de los centros de carga positivas y negativas -. Esto conduce a una atracción neta entre tales moléculas polares que encuentra su expresión en la cohesión de las moléculas de agua, y contribuye a la viscosidad y la tensión superficial. Tal vez sea justo decir que las fuerzas de Van der Waals son las que retiene el agua en estado líquido, hasta que la agitación térmica se vuelve lo suficientemente violenta para romper esos lazos de Van der Waals a 100°C. Con el enfriamiento, las fuerzas electrostáticas residuales entre las moléculas, causan que la mayoría de las sustancias licuen y, finalmente, solidifiquen (con la excepción del helio, que a presión atmosférica nunca se convierte en un sólido).

El enlace del hidrógeno es un ejemplo de los enlaces de van der Waals que tiene una gran importancia en las propiedades del agua y su comportamiento en bioquímica. Se atribuye a las interacciones dipolo-dipolo con enlace entre el hidrógeno y otros átomos. El hidrógeno estará ligeramente positivo con respecto al otro átomo en un enlace con átomos tales como el oxígeno, el nitrógeno y el fluor que tienen una elecronegatividad alta incluso aunque la molécula misma tendrá carga neta cero.

Incluso las moléculas no polares experimentan algunas fuerzas de Van der Waals, lo que puede atribuirse a que son polarizables. A pesar de que las moléculas no tienen momentos dipolares permanentes, pueden tener momentos dipolares instantáneos que cambian u oscilan con el tiempo. Estas fluctuaciones de momentos dipolares moleculares conducen a una atracción neta entre las moléculas, que permiten que las sustancias no polares, como el tetracloruro de carbono, formen líquidos. El examen del campo eléctrico dipolar muestra que el campo eléctrico de un dipolo instantáneo, tenderá a polarizar una molécula vecina de tal manera, que será atraída - una suerte de analógica eléctrica con un imán de barra magnetizando un clip de papel, de modo que será atraído por el imán -. (Esto ocurre independientemente del polo del imán que se pone cerca del clip.) Las débiles fuerzas de Van der Waals en líquidos no polares, pueden manifestarse en baja tensión superficial y bajo punto de ebullición.