forças categoriais transcendentes indeterminadas sobras as FVDW.

FORÇAS CATEGORIAIS DE GRACELI NÃO SE LIMITA APENAS A SISTEMA DE MOLÉCULAS DE GASES, MAS TAMBÉM À QUALQUER FORMA DE ESTRUTURA E SUAS VARIÁVEIS CONFORME SUAS CATEGORIAS, E DE ENERGIAS, FENÔMENOS NUM SISTEMA TAMBÉM DECADIMENSIONAL CATEGORIAL GRACELI.

FORMANDO UMA TRANS-INTERMECÂNICA TRANSCENDENTE E INDETERMINISTA.

1] Cosmic space.
2] Cosmic and quantum time.
3] Structures.
4] Energy.
5] Phenomena.
6] Potential.
7] Phase transitions of physical [amorphous and crystalline] states and states of energies and phenomena of Graceli.
8] Types and levels of magnetism [in paramagnetic, diamagnetic, ferromagnetic] and electricity, radioactivity [fissions and fusions], and light [laser, maser, incandescence, fluorescence, phosphorescence, and others.
9] thermal specificity, other energies, and structure phenomena, and phase transitions.
10] action time specificity in physical and quantum processes.

Sistema decadimensional Graceli.

1]Espaço cósmico.

2]Tempo cósmico e quântico.

3]Estruturas.

4]Energias.

5]Fenômenos.

6]Potenciais.

7]Transições de fases de estados físicos [amorfos e cristalinos] e estados de energias e fenômenos de Graceli.

8]Tipos e níveis de magnetismo [em paramagnéticos, diamagnético, ferromagnéticos] e eletricidade, radioatividade [fissões e fusões], e luz [laser, maser, incandescências, fluorescências, fosforescências, e outros.

9] especificidade térmica, de outras energias, e fenômenos das estruturas, e transições de fases.

10] especificidade de tempo de ações em processos físicos e quântico.

relatividade categorial Graceli.

T l T l E l Fl dfG l

N l El tf l

P l Ml tfefel

Ta l Rl

Matriz categorial de Graceli.

T l T l E l Fl dfG l

N l El tf l

P l Ml tfefel

Ta l Rl

Tipos, níveis, potenciais, tempo de ação, temperatura, eletricidade, magnetismo, radioatividade, luminescências, dinâmicas, estruturas, fenômenos, transições de fenômenos e estados físicos, e estados de energias, dimensões fenomênicas de Graceli.

trans-intermecânica de supercondutividade no sistema categorial de Graceli.

EPG = d [hc] [T / IEEpei [pit] = [pTEMRLD] and [fao] [itd] [iicee] tetdvd [pe] cee [caG].]

p it = potentials of interactions and transformations.
Temperature divided by isotopes and physical states and potential states of energies and isotopes = emissions, random wave fluxes, ion interactions, charges and energies structures, tunnels and entanglements, transformations and decays, vibrations and dilations, electrostatic potential, conductivities, entropies and enthalpies. categories and agents of Graceli.

h e = quantum index and speed of light.

[pTEMRlD] = THERMAL, ELECTRICAL, MAGNETIC, RADIOACTIVE, Luminescence, DYNAMIC POTENTIAL] ..

EPG = GRACELI POTENTIAL STATUS.

[pTFE] = POTENCIAL DE TRANSIÇÕES DE FASES DE ESTADOS FÍSICOS E DE ENERGIAS E FANÔMENOS [TRANSIÇÕES DE GRACELI]

, [pTEMRLD] [hc] [pI] [PF] [pIT][pTFE] [CG].

Em físico-química, uma força de van der Waals (ou interação de van der Waals), nome dado em homenagem ao cientista holandês Johannes Diderik van der Waals, é a soma de todas forças atrativas ou repulsivas, que não sejam forças devidas a ligações covalentes entre moléculas (ou entre partes da mesma molécula) ou forças devido à interação eletrostática de ions^[1] Existem três interações distintas:

força entre dois dipolos permanentes (Força de Keesom)
força entre um dipolo permanente e um polo induzido (Força de Debye)
força entre dois dipolos instantaneamente induzidos (Força de dispersão London)

Índice

Descrição[editar | editar código-fonte]

Numa molécula apolar, no instante em que a sua nuvem eletrônica estiver mais deslocada para um dos polos da molécula, pode dizer-se que se formou um dipolo instantâneo que gera uma pequena força intermolecular de atração. Ou seja, por um pequeno período aparecem dois polos na molécula.

As forças de van der Waals diferenciam-se das ligações de hidrogénio e das interações dipolo-dipolo por serem mais fracas em comparação a estas.

Forças relacionadas com dipólos de ângulos fixos ou médios (forças de Keesom) e livres ou rotação dos dipólos (forças de Debye), bem como deslocamentos na nuvem electrónica (Forças de dispersão de London) foram assim nomeadas em homenagem ao físico holandês Johannes Diderik van der Waals, o primeiro a documentar essas interações

Em 1873, van der Waals elaborou uma equação relacionando a pressão e a temperatura de um gás com o seu volume. Para ele, a pressão deveria ser um pouco menor do que previam as equações até então adotadas, devido às forças de atração entre as moléculas do gás, que faziam com que os choques destas com as paredes dos recipientes em que as substâncias estavam armazenadas fossem menos intensos. A equação de van der Waals mostrou-se mais precisa do que as equações anteriores; por isso os cientistas aceitaram o novo modelo. As forças de van der Waals são muito fracas e atuam apenas quando as moléculas estão muito próximas umas das outras.

Natureza[editar | editar código-fonte]

Em 2002, uma equipe multidisciplinar de biólogos e engenheiros de quatro universidades do estado americano da Califórnia publicou na revista Proceedings of the National Academy of Sciences o resultado de anos de pesquisa, que confirma a força de Van der Waals como a responsável pela capacidade das lagartixas em escalar praticamente qualquer superfície através da interacção de tais forças entre a superfície e as patas do animal.^[2]

\left(P+{\frac {n^{2}a}{V^{2}}}\right)\left(V-nb\right)=nRT

T l T l E l Fl dfG l

N l El tf l

P l Ml tfefel

Ta l Rl

V_{r}={\frac {V}{RT_{c}/p_{c}}}\,

T l T l E l Fl dfG l

N l El tf l

P l Ml tfefel

Ta l Rl

PV=nRT

funciona perfeitamente com pressões abaixo de 1 atm e temperaturas muito acima das temperaturas de condensação de um gás (esse é o conceito de gás ideal), uma vez que a pressão baixa (menos partículas por m³) reduz a probabilidade de colisões entre as moléculas e a alta temperatura aumenta a velocidade das moléculas, ou seja, diminui as interações intermoleculares, de modo que uma molécula com alta velocidade e, conseqüentemente, elevada energia cinética, passe do lado de uma outra molécula sem sofrer desvios consideráveis ou atrações maiores.

Se a molécula apresentasse baixa velocidade, ela seria atraída pela outra molécula e o gás , dependendo das pressões e da energia das moléculas, poderia liquefazer-se. Tal qual um foguete que ao passar perto de um planeta, com baixa velocidade, é atraído pelo campo gravitacional do mesmo, sofrendo um desvio em sua órbita.

Se a molécula for bem rápida, ela consegue escapar da força de atração das outra moléculas proporcionalmente à quantidade de energia que ela detém.

Fator de compressibilidade[editar | editar código-fonte]

Fator de compressibilidade em função da pressão

Há uma grandeza chamada fator de compressibilidade (z) que podemos expressar por:

z={\frac {PV}{RT}}

Para os gases ideais, z deve ser igual a 1 sob qualquer condição de temperatura, volume e/ou pressão. Porém foi observado experimentalmente que z desvia-se consideravelmente de 1 sob pressões mais altas e temperaturas mais baixas, como é mostrado no gráfico abaixo:

A equação[editar | editar código-fonte]

Observando isto, Van der Waals formulou sua equação, em 1873, a partir de dados obtidos experimentalmente, ou seja, a equação de Van der Waals é uma equação de estado empírica, e pode ser representada por:

\left(P+{\frac {n^{2}a}{V^{2}}}\right)\left(V-nb\right)=nRT

onde a e b são constantes empíricas e variam para cada tipo de gás.

A constante a está relacionada com as forças de atração intermoleculares e a constante b está relacionada com o volume molecular.A tabela abaixo nos traz os valores de a e bpara alguns gases:

Constantes de van der Waals
Gás	a (litro²•atm/mol²)	b (litro/mol)
H₂	0,2444	0,02661
He	0,03412	0,02370
N₂	1,390	0,03913
O₂	1,360	0,03183
CO	1,485	0,03985
NO	1,340	0,02789
CO₂	3,592	0,04267
H₂O	5,464	0,03049

Analisando mais a fundo a equação, nota-se que se o volume for suficientemente grande para a pressão ser baixa, o termo

{\frac {n^{2}a}{V^{2}}}

tornar-se-á muito pequeno, e a soma

P+{\frac {n^{2}a}{V^{2}}}

será praticamente igual a P. Sendo assim,ainda com V muito grande, o termo

V-nb

será praticamente igual a V. Portanto quando a pressão é baixa, essa equação pode ser aproximada para

PV=nRT

, ou seja, o comportamento do gás será semelhante ao de um gás ideal.

Propriedades críticas[editar | editar código-fonte]

Para substâncias puras, a taxa de variação parcial da pressão em relação ao volume é constante no ponto crítico. Além disso, existe um ponto de inflexão na isotérmica crítica (linha de temperatura constante) no diagrama pV. Isso significa que no ponto crítico:

\left({\frac {\partial p}{\partial V}}\right)_{T}=\left({\frac {\partial ^{2}p}{\partial V^{2}}}\right)_{T}=0

Ou seja, a primeira e a segunda derivada parcial da pressão p em relação ao volume V são ambas zero, com a derivada parcial avaliada sobre temperatura constante T. Essa relação pode ser usada para avaliar dois parâmetros para uma equação de estado em termos das propriedades do ponto crítico.

Em alguns casos, um conjunto de propriedades reduzidas é definido em termos das propriedades críticas, i.e.:^[1]

T_{r}=T/T_{c}\,

p_{r}=p/p_{c}\,

V_{r}={\frac {V}{RT_{c}/p_{c}}}\,

onde

T_{r}

é a temperatura reduzida,

p_{r}

é a pressão reduzida,

V_{r}

é o volume reduzido, e

R

é a constante universal dos gases.

Sistema decadimensional Graceli.

1]Espaço cósmico.

2]Tempo cósmico e quântico.

3]Estruturas.

4]Energias.

5]Fenômenos.

6]Potenciais.

7]Transições de fases de estados físicos [amorfos e cristalinos] e estados de energias e fenômenos de Graceli.

9] especificidade térmica, de outras energias, e fenômenos das estruturas, e transições de fases.

10] especificidade de tempo de ações em processos físicos e quântico.

relatividade categorial Graceli.

T l T l E l Fl dfG l

N l El tf l

P l Ml tfefel

Ta l Rl

Matriz categorial de Graceli.

T l T l E l Fl dfG l

N l El tf l

P l Ml tfefel

Ta l Rl

(EQI) [PV = R T ]

X DECADIMENSIONAL

T l T l E l Fl dfG l

N l El tf l

P l Ml tfefel

Ta l Rl

(P + a/V 2 )(V – b) = R T,

X DECADIMENSIONAL

T l T l E l Fl dfG l

N l El tf l

P l Ml tfefel

Ta l Rl

o físico holandês Johannes Diderick van der Waals (1837-1932; PNF, 1910), desenvolveu a Teoria Cinética dos Gases Reais (TCGR), em 1873, em sua Tese de Doutorado intitulada Over de Continuiteit van den Gas-en Vloeistoftoestand (“Sobre a Continuidade dos Estados Líquido e Gasoso”) e defendida na Universidade de Leiden, na qual demonstrou que a Equação dos Gases Ideais (EQI) [PV = R T, onde P é a pressão, V o volume, T a temperatura absoluta e R a constante universal dos gases, para o caso de 1 mol (molécula-grama ou molécula kilograma)], que foi formulada pelo engenheiro e físico francês Emile Clapeyron (1799-1864), em 1834 (Journal de l´École Polytechnique 14, p. 190)] poderia ser deduzida da Teoria Cinética dos Gases Ideais (TCGI), ao assumir que as moléculas não apresentam volume próprio e que não existem forças atrativas entre elas. Contudo, no caso da TCGR, ele mostrou que a EQI deveria ser reformulada por intermédio de dois parâmetros para considerar o tamanho e a força entre as moléculas. Assim, encontrou a famosa Equação de van der Waals: (P + a/V 2 )(V – b) = R T, onde a constante a decorre da colisão entre as moléculas (pressão interna) e a constante b é o co-volume ou volume próprio das moléculas. Para detalhes dessa tese de Waals ver sua Nobel Lecture: The Equation of State for Gases and Liquids (12 de dezembro de 1910). Com o desenvolvimento da Mecânica Quântica e sua aplicação à Química Atômica e Molecular, ocorrida a partir da década de 1930 (ver verbetes nesta série), verificou-se que as Forças de van der Waals (FvdW) (envolvidas na correlação do movimento de muitos elétrons e que provoca a dispersão da energia deles, como mostra a Mecânica Quântica de Muito-Elétrons), são da ordem de 10-7 newtons (N). Hoje, acredita-se que a FvdW desempenha um papel fundamental na determinação da estrutura, da estabilidade e da função de uma ampla variedade de moléculas e materiais nanométricos. Assim, segundo o físico russo Alexandre Tkatchenko (n.1980) [Fritz-Haber-Institut der Max-PlanckGesellschaft (F-H-I-M-P-G), Berlin; Physics and Materials Science Research Unit, University of Luxembourg, Luxemburgo], o caso mais simples da análise de duas cadeias de átomos poderia ser feita identificando pontos nessas cadeias, que são atraídos uns pelos outros pelas FvdW, e calcular a energia de pares desses pontos e somá-las. No entanto, para distâncias realísticas entre materiais em nanoescala, isso não é verdade, pois em vez de partículas, a de se considerar esses pontos como ondas. Isso afeta drasticamente a maneira como pensamos sobre essas interações onipresentes, concluiu Tkatchenko. Note-se que essa conclusão decorreu de um experimento [cujo resultado foi publicado em 11 de março de 2016 (Science 351, p. 1171) (Wavelike Charge Density Fluctuations and van der Waals Interactions at the Nanoscale)] que Tkatchenko comandou, em colaboração com os físicos, os italianos Alberto Ambrosetti (F-H-I-M-P-G; Dipartimento di Fisica e Astronomia, Universit`a degli Studi di Padova) e Nicola Ferri (F-H-I-M-P-G), e o químicofísico norte-americano Robert A. DiStasio Junior (Department of Chemistry and Chemical Biology, Cornell, Ithaca). (Inovações Tecnológicas, 18/03/2016). Segundo esses autores (Abstract), o referido experimento envolveu interações nãocovalentes entre diversos conjuntos de materiais e sistemas biológicos com diferentes medidas, topologias e polarizabilidades, em nanoescala [10 – 20 nm (1 nm ~ 10-9 m)] e, segundo o paradigma científico vigente, esperavam descrevê-lo por intermédio da força de atração pontual (FvdW: F  1/rp , sendo p = 6, para longas distâncias eletrônicas), ou seja, por intermédio da atração entre nanoestruturas polarizáveis. Porém, eles tiveram uma surpresa, pois a descrição pretendida só poderia ser qualitativamente correta [com exatidão química (EQ) exigida para a descrição de sistemas complexos com milhares de átomos], se considerassem a natureza ondulatória das flutuações das densidades de carga. É interessante registrar que, no caso da ligação entre moléculas orgânicas pequenas, tem-se: EQ = 1 kilocaloria/mol (en.wikipedia.org/Computational_chemistry). Em vista disso, os cientistas envolvidos no experimento citado, concluíram que a lei de potência da FvdW deverá ser conceitualmente mudada (novo paradigma físico?) no caso das interações nãocovalentes em nanoescala, interações essas que constituem a base da construção de materiais nanométricos (importantes para o desenvolvimento de uma nova era da computação pós-silício e que é caracterizada pela busca de um novo material para a junção de dois plásticos) e que necessita, por exemplo, da união entre o grafeno e a molibdenita. É interessante ressaltar que o grafeno é um material bidimensional (na forma hexagonal de um “favo de mel”), com a espessura de um átomo (1 angström ~ 10-10 m), composto por uma lâmina de grafite [forma cristalina (3D) de carbono (C)], e que foi isolado, em 2004 (Science 306, p. 666), pelos físicos, o russo-inglês Konstantin Sergeevich Novoselov (n.1974; PNF, 2010) e o holandês Andre Konstantinov Geim (n.1958; PNF, 2010), com a colaboração de S. V. Morozov, D. Jiang, Yuanbo Zhang, S. V. Dubonos, Irina V. Grigorieva e A. A. Firsov, ao esfoliaram o grafite com um tipo de fita adesiva e conseguiram, desse modo, obter monocamadas de grafeno. Por sua vez, em 30 de janeiro de 2011 (Nature Nanotechnology - online), B. Radisavijavic, A. Radenovic, J. Brivio, V. Giacometti e Andras Kis, pesquisadores da Escola Politécnica de Lausanne, na Suíça, anunciaram que haviam descoberto que a molibdenita [dissulfeto de molibdênio (MoS2)], permite também a obtenção de monocamadas atômicas usando a mesma técnica da descoberta do grafeno.

quinta-feira, 29 de novembro de 2018

Índice

Descrição[editar | editar código-fonte]

Natureza[editar | editar código-fonte]

Fator de compressibilidade[editar | editar código-fonte]

A equação[editar | editar código-fonte]

Propriedades críticas[editar | editar código-fonte]