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Força Keesom

1921
  • Willem Hendrik Keesom
Laboratory experiment demonstrating Keesom force with polar liquids and molecular models.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

Uma interação eletrostática entre moléculas que possuem carga elétrica permanente. dipolo momentos, como água ou cloreto de hidrogênio. A força surge da tendência desses dipolos de se alinharem cabeça com cauda, ​​resultando em uma atração líquida. Essa interação é dependente da temperatura, pois o movimento térmico interrompe o alinhamento. A energia potencial média de orientação varia como [latex]V propto -frac{1}{r^6 k_B T}[/latex].

A força de Keesom, ou interação dipolo-dipolo permanente, é um dos três componentes de Van der Waals forças, especificamente descrevendo a interação entre duas moléculas polares. Uma molécula polar possui uma separação permanente de cargas positivas e negativas, criando uma força elétrica permanente. momento dipolarQuando duas moléculas desse tipo se aproximam, seus dipolos interagem eletrostaticamente. A configuração de menor energia é um alinhamento atrativo, cabeça-cauda. No entanto, as moléculas em um fluido estão em constante movimento térmico (rotação e translação), o que tende a aleatorizar suas orientações.

A contribuição de Willem Keesom foi realizar uma média estatística mecânica sobre todas as orientações possíveis, ponderadas pelo seu fator de Boltzmann. O resultado mostrou que, em média, as orientações atrativas são ligeiramente mais prováveis ​​do que as repulsivas, levando a uma força atrativa resultante. A intensidade dessa interação depende exclusivamente da temperatura; à medida que a temperatura aumenta, a energia térmica perturba o alinhamento de forma mais eficaz e a força de Keesom enfraquece. Isso se reflete no termo 1/T na equação da energia potencial. Essa força é crucial para a compreensão do comportamento de muitas substâncias comuns, particularmente a água, cujas propriedades são dominadas por fortes interações dipolo-dipolo conhecidas como ligações de hidrogênio.

UNESCO Nomenclature: 2202
Física atômica e molecular

Tipo

Lei Física

Interrupção

Substancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Eletrodinâmica Clássica (Lei de Coulomb)
  • O conceito de momento de dipolo elétrico por Peter Déby
  • Estatísticas de Boltzmann para descrever a distribuição térmica de estados

Aplicações

  • Modelagem das propriedades físicas de líquidos polares como a água (ex.: alto ponto de ebulição)
  • Compreender a base das ligações de hidrogênio, um tipo forte de interação dipolo-dipolo.
  • Previsão de solubilidade com base no princípio "semelhante dissolve semelhante"
  • O design e a função dos cristais líquidos dependem do alinhamento molecular.

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

  • development of ferroelectric liquids for high-speed optical switches
  • design of ‘smart solvents’ whose polarity and solvent properties can be tuned with temperature
  • creation of self-aligning polymer chains for advanced electronic displays
  • molecular sensors that detect polar analytes through dipole-dipole binding
  • energy storage devices based on the orientational ordering of polar molecules in an electric field
  • pharmaceutical formulations that control drug crystallization via dipole interactions
  • materials with tunable thermal conductivity based on temperature-dependent molecular alignment
  • advanced models for protein folding that accurately capture dipole-dipole contributions
  • membranes for water purification with engineered polar channels
  • catalisadores where substrate orientation is controlled by dipole forces
Relacionado a: força de Keesom, interação dipolo-dipolo, dipolo permanente, moléculas polares, força intermolecular, interação eletrostática, ligação de hidrogênio, dependência da temperatura, energia potencial, forças de van der Waals.

Contexto histórico

Força Keesom

1918
1920
1920
1921
1922
1924
1925
1918
1919-05-29
1920
1920
1921
1924
1924
1925

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

10º ano aniversário

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