1.15. van der Waals

A ligação interatômica mais fraca, isto é, com menor energia de ligação, é a chamada ligação de van der Waals (1). Ela ocorre entre átomos neutros, átomos de gases nobres (He,Ne,Ar,Kr,Xe,Rn), entre moléculas não-polares e, de forma geral, em todos os líquidos e sólidos. Entretanto, ela somente tem importância quando não existem outros tipos de ligações químicas presentes.
As ligações de van der Waals são mais fracas que as ligações intermoleculares de moléculas polares, como o HCl e , que não formam ligações de hidrogênio. Ligações de tipo van der Waals são, também, mais fracas que as ligações intermoleculares entre uma molécula polar e outra apolar, pois a molécula polar induzirá polaridade na molécula apolar.
Estas observações não devem reduzir a importância do fenômeno da teoria de van der Waals, pois com esta teoria é possível descrever um grande número de fenômenos físicos, tais como os fenômenos de superfície (Veja Capítulo 12, Superfícies e Interfaces). As ligações de van der Waals são também importantes na determinação da estrutura e de propriedades de polímeros naturais e biológicos e são, muitas vezes, suficientemente fortes para determinar os arranjos finais de grupos de átomos nos sólidos. De um ponto de vista tecnológico, esse tipo de ligação é cada vez mais importante na produção industrial de peças e componentes de dimensões nanométricas (2), necessários em circuitos eletrônicos, fotônica, produção de fármacos, etc.
As ligações de dipolo permanente como a ligação de hidrogênio são ligações direcionais, mas as ligações de van der Waals dipolo são ligações de dipolos flutuantes. Uma ligação de van der Waals aparece porque, num instante qualquer, há um pouco mais de elétrons de um lado do núcleo do que do outro lado; os centros das cargas positivas e negativas não coincidem nesse momento e produz-se daí um dipolo fraco. Existe então uma força entre as extremidades opostas dos dipolos, em átomos adjacentes, e que tende a mantê-los juntos (Veja Figura 1.o). A ligação produzida por esses dipolos flutuantes é não-direcional e é tipicamente de uma ordem de grandeza menor do que a ligação de hidrogênio. Estas forças, conforme primeiro sugeriu van der Waals, seriam uma das razões por que os gases reais se afastam da lei dos gases perfeitos. É também a força que permite aos átomos dos gases inertes se condensarem em baixas temperaturas.

Figura 1.o- Uma ligação de van der Waals aparece porque, num instante qualquer, há um pouco mais de elétrons de um lado do núcleo do que do outro lado; os centros das cargas positivas e negativas não coincidem e, nesse momento, surge um dipolo fraco.