Origen de las Interacciones Electromagnéticas entre Moléculas

¿Cuál es el origen de la interacción electromagnética entre moléculas? De todos modos, debería tener alguna relación con los átomos. Además, estas interacciones electromagnéticas juegan un papel importante en diferentes propiedades de la materia, incluida la transición entre sólido-líquido-gas. Por lo tanto, ¿cuál sería la fuente de estas interacciones...?

Si estas interacciones se originan en los átomos, entonces surgen otras preguntas :

  • ¿Están relacionados con la transición de electrones entre varios niveles de energía y la emisión de fotones de un átomo?

  • ¿ Están relacionados con las fuerzas cohesivas entre moléculas en sólidos y líquidos?

tenga en cuenta que no todas las interacciones (especialmente la repulsión) entre las moléculas son de naturaleza electromagnética.
@Yrogig: ¿Podría proporcionar un enlace para un estudio más profundo?
Quise decir en.wikipedia.org/wiki/Pauli_repulsion , son las fuerzas que explican la repulsión entre moléculas a distancias pequeñas. El libro "Fuerzas intermoleculares y de superficie" de Israelachvili (Capítulo 7) podría ser de interés.

Respuestas (2)

Es principalmente una interacción electrostática a través de una interacción dipolo-dipolo. Sin embargo, el momento dipolar puede ser permanente o inducido. Dependiendo de su naturaleza la fuerza tiene un nombre diferente:

También puede consultar Fuerza de Vanderwaals

Un átomo o molécula suele ser globalmente neutral: es decir, tiene exactamente el mismo número de cargas positivas y negativas. Sin embargo, el centro de carga (baricentro del qi) para las cargas positivas y negativas no siempre coincide. Esto da lugar a un dipolo electrostático que puede interactuar con un campo eléctrico externo. Para responder a su primera viñeta, el dipolo electrostático no está vinculado a los electrones que cambian de orbital. Las fuerzas de cohesión en los sólidos tienen dos orígenes diferentes: acoplamiento orbital (no de naturaleza electromagnética) o enlaces iónicos en cristales iónicos (Na+, Cl-) por ejemplo. En este último la cohesión del cristal se debe a la interacción electrostática (no dipolar). Para los líquidos, las fuerzas electrostáticas son las responsables de las propiedades observadas.

Parece que la "interacción electromagnética entre moléculas" se debe principalmente a la fuerza electrostática en forma de fuerzas dipolo-dipolo , etc.

Esto no es completamente correcto: las fuerzas de London son electrostáticas, pero las fuerzas de Casimir son electrodinámicas, y la transición es importante a distancias que no son infinitas, pero comparables a la longitud de onda de las transiciones atómicas.
@Ron Maimon: Discrepo respetuosamente, como dije "principalmente debido" y, que yo sepa, las fuerzas de Casimir son relativamente muy pequeñas, como lo demuestra el hecho de que se descubrieron experimentalmente décadas después de que se predijeran. Por lo tanto, creo que mi respuesta es "completamente correcta", aunque no pretendía ser "completa".
Las fuerzas de Casimir no son tan pequeñas, están continuamente vinculadas a las fuerzas electrostáticas de London a medida que la separación se hace pequeña. Las medidas solo son difíciles para objetos macroscópicos.
@Ron Maimon: Entonces, ¿podría dar una referencia (antes de, digamos, 1972; recuerde, las fuerzas de Casimir se descubrieron teóricamente alrededor de 1948) a la evidencia experimental de las fuerzas de Casimir para objetos microscópicos? ¿O de lo contrario explicar en qué sentido las fuerzas de Casimir no son tan pequeñas? ¿O quiere decir que las fuerzas electrostáticas son de hecho electrodinámicas ya que están mediadas por fotones? Hasta ahora no entiendo muy bien lo que quieres decir.
Quiero decir que la fuerza de Van-Der-Waals, los coeficientes "a" y "b" en la ecuación de estado termodinámica calculada por Van-Der-Waals, se pueden estimar a partir de una 1 r 7 potencial, no un 1 r 6 potencial, con un cruce en algunos cientos de radios atómicos. El 1 r 6 la fuerza es electrostática y calculada por London a partir de la teoría de perturbaciones de segundo orden. Creo que Casimir notó la discrepancia con el experimento. El 1 r 7 La fuerza fue calculada electrodinámicamente por Casimir, antes de que Bohr sugiriera usar energía de vacío, y se sabía que la parte de largo alcance era r^7.
@Ron Maimon: Todavía no podía entenderte hasta que miré pharmahub.org/resources/372/download/… , Eq. (27). Resulta que la fuerza de Casimir solo contribuye significativamente a la fuerza de Van der Waals cuando la distancia es muy grande, por ejemplo, 0,1 micras, cuando la fuerza de Van der Waals es muy pequeña. Por lo tanto, es correcto que las fuerzas moleculares sean en su mayoría electrostáticas y que la fuerza de Casimir sea relativamente muy pequeña.
No debe decir "contribuye significativamente", ¡la fuerza de Van-Der-Waals es la fuerza de Casimir! Son dos nombres para una misma cosa. La fuerza de Londres de campo cercano se llama fuerza de Londres. El radio de cruce es la longitud de onda de la luz emitida por las moléculas, son longitudes de onda más o menos visibles, es decir, una décima parte de una micra. Estoy de acuerdo en que es más pequeño que las fuerzas de London, no estoy seguro de que siempre sea despreciable, porque es una atenuación de la fuerza, por lo que corta las contribuciones electrostáticas de largo alcance.
Si usa definiciones tales como "la fuerza de Van-Der-Waals es la fuerza de Casimir", no debería haber dicho que "las fuerzas de London son electrostáticas, pero las fuerzas de Casimir son electrodinámicas". Tenía todas las razones para creer que por "la Casimir force" te refieres a la corrección de la fuerza electrostática. De lo contrario, su frase "las fuerzas de Casimir no son tan pequeñas" no tiene sentido dentro de esta discusión; resulta que, según su definición, la fuerza de Casimir también contiene fuerza electrostática, por lo que si "las fuerzas de Casimir no son tan pequeñas", esto no puede refutar mi "principalmente debido".
No es mi definición, pero no quiero discutir sobre la elección de palabras. Las fuerzas de Casimir son las fuerzas calculadas por Casimir, que son la versión retardada de la fuerza de Londres.
Eso significa que comenzó esta discusión con una declaración engañosa acerca de que las fuerzas de Casimir son electrodinámicas, mientras que, según la definición que usa, incluyen una parte electrostática significativa y, por lo tanto, no pueden considerarse un argumento en contra de mi redacción "principalmente debida". Mantengo esa redacción.
No es engañoso --- Las fuerzas de Casimir no son electrostáticas, son electrodinámicas, porque están retardadas. No los obtienes de la interacción electrostática, obtienes fuerzas dipolo-dipolo de la teoría de la perturbación de segundo orden. Estoy usando terminología estándar, pero no quiero objetar las palabras. Estoy de acuerdo en que las fuerzas macroscópicas son en su mayoría electrostáticas, la fuerza de Casmir es la única excepción. No es la fuerza de campo cercano dominante, por lo que puedo vivir con su respuesta tal como está, aunque podría completarla fácilmente mencionando las fuerzas de Casimir.
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