Waalsvoimiksi

Waalsvoimiksi (van der Waalsin voimat) tarkoitetaan heikkoja molekyylien tai atomien välisiä vuorovaikutuksia, jotka eivät perustu kovalenttisiin tai ionisiin sidoksiin. Ne syntyvät elektronijakautuman hetkellisistä epätasapainosta sekä pysyvien dipolien vuorovaikutuksista. Päätyyppejä ovat Lontoon dispersiovoimat (dispersion forces), Keesomin voimat (pysyvien dipolien välinen vuorovaikutus) ja Debye-voimat (dipoli-indusoidun dipolin vuorovaikutus). Dispersion-voimat ovat kaikkien aineiden vuorovaikutuksia ja vahvistuvat suuremmilla molekyyleillä sekä suuremmalla polarisaatiolla; Keesomin ja Debeyn vuorovaikutukset ovat merkittäviä pysyvien dipolien tapauksissa sekä dipolin indusoitaessa toisen dipolin.

Waalsvoimien merkitys on laaja: ne vaikuttavat kiehumispisteisiin ja sulamispisteisiin, aineiden pakkautumiseen, pintaan kiinnittymiseen sekä biomolekyylien ja materiaalien rakenteisiin. Esimerkkeinä ovat noblegaasujen nesteytys, molekyylien kiinnittyminen toisiinsa sekä lipidien kerrostuminen solukalvoille ja proteiinien laskosten muodostuminen.

Mallinnuksessa van der Waals -voimia kuvataan usein Lennard-Jonesin potentiaalilla; nykyaikaisissa laskentamenetelmissä käytetään dispersiokorjauksia, kuten DFT-D, tai muita dispersion-korjauksia sekä molekyylidynamiikassa että suuremmissa systeemimalleissa. Waalsvoimien tuntemus on keskeinen sekä kemian teoriassa että kokeellisessa tutkimuksessa, ja se vaikuttaa sekä pelkkiin molekyylitasapainotilanteisiin että monimutkaisiin materiaalien ja biologisten järjestelmien rakenteisiin.