Van der Waals-egyenlet, van der Waals-erők, Eötvös-törvény

Inzelt György

vdw.jpgA gázok csak bizonyos nyomás- és hőmérséklet-tartományban viselkednek ideális (tökéletes) gázként. A viselkedésük általában nem írható le az ideális gázokra vonatkozó gáztörvényekkel. Ilyenkor reális gázokról beszélünk. A reális gázok viselkedését Johannes Diderik van der Waals kísérelte meg először leírni 1873-ban abból a koncepcióból kiindulva, hogy a gázmolekulák, illetve gázatomok között vonzó kölcsönhatás lép fel, valamint van térfogatuk is, azaz nem pontszerűek. A gázrészecskék között működő vonzóerőket van der Waals-erőknek nevezzük. Az erők (kölcsönhatások) jellegét később tisztázták, így beszélünk indukált és diszperziós erőkről, illetve dipólus kölcsönhatásokról. A diszperziós kölcsönhatások annak következtében lépnek fel, hogy az atomban (molekulában) a másik atom (molekula) elektronjainak rezgései gerjesztett elektronrezgéseket indukálnak. Ezeknek a vonzóerőknek a létét az is bizonyítja, hogy minden gáz tud kondenzálódni, kis hőmérsékleten és nagy nyomáson. A van der Waals-erők az elsőrendű kémiai kötéseknél nagyságrendekkel kisebb energiát képviselnek. Van der Waals két korrekciót alkalmazott. A részecskék közötti vonzás miatt a nyomás kisebb, mint tökéletes gázok esetén, a rendelkezésre álló térfogatot pedig a gázrészecskék saját térfogatával kell csökkenteni.

Van der Waalst doktori témaválasztásában főként két korábbi munka inspirálta. Az egyik a nagy német termodinamikus, Rudolf Clausius (1822–1888) „A mozgás egyik fajtája, amit hőnek hívunk” című publikációja, a másik Thomas Andrews (1813–1885) ír orvos, majd kémiaprofesszor írása a gázok és a folyadékok közötti fázisátmenetekről; Andrews vezette be a kritikus hőmérséklet és a kritikus nyomás fogalmát is [4]. Van der Waals 1873-ban védte meg doktori disszertációját. Ennek címe „Átmenet a gáz- és a folyadékállapot között” volt. Ebben bevezette a molekulák térfogatának és kölcsönhatásának elképzelését, és itt közölte híres egyenletét és a megfelelő izotermákat is. James Clerk Maxwell (1831–1879) azonnal felismerte a munka jelentőségét. Így írt róla: „Kétségtelen, hogy Van der Waals neve hamarosan a molekuláris tudomány legkíválóbbjai között fog szerepelni.”


 Vissza a tartalomhoz

pdfMEGNYITÁS/LETÖLTÉS