વાન ડર વાલ બળો (Van der Waals forces) : વાયુઓ, તેમની પ્રવાહીકૃત (liquified) અને ઘનીકૃત (solidified) પ્રાવસ્થાઓ તથા લગભગ બધા કાર્બનિક પ્રવાહી અને ઘન પદાર્થોમાં તટસ્થ અણુઓને એકબીજા સાથે આકર્ષર્તાં, પ્રમાણમાં નબળાં એવાં આકર્ષક વીજબળો. ડચ ભૌતિકવિજ્ઞાની જેહાન્સ વાન ડર વાલે વાસ્તવિક (real) વાયુઓના ગુણધર્મો સમજાવવા માટે 1873માં આ આંતરઆણ્વિક (inter-molecular) બળો અંગે રજૂઆત કરી હોવાથી તેમને આ નામ આપવામાં આવ્યું છે. સંઘનિત (condensed) પ્રાવસ્થાઓ-(phases)ના ઉદભવ માટે આ બળો જવાબદાર છે. વાસ્તવિક વાયુઓ માટે વાન ડર વાલના સમીકરણ તરીકે ઓળખાતા અવસ્થા-સમીકરણ(equation of state)માં આવતું પદ a/v² આ બળોને રજૂ કરે છે. આણ્વિક સ્ફટિકો(molecular crystals)ની જાલક ઊર્જા (lattice-energy) માટે પણ તેઓ જવાબદાર છે. સંયોજકતા (valence) બંધો (bonds) કે હાઇડ્રોજન બંધોમાંથી ઉદભવતાં બળો કરતાં આ બળો ઘણાં નબળાં હોય છે અને તેઓ પરમાણુઓ કે અણુઓ વચ્ચેના અંતરના સપ્તઘાત(seventh power)ના વ્યસ્ત અનુપાતમાં હોય છે. સામાન્ય રીતે આયનિક, સહસંયોજક કે ધાત્વિક બળો વડે બંધાયેલા ઘન પદાર્થો કરતાં આ બળો દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલા ઘન પદાર્થો પ્રમાણમાં નરમ અને નીચાં ગલનબિંદુઓ ધરાવતાં હોય છે.
વાન ડર વાલનાં બળો ઉત્પન્ન કરતા ત્રણ અવયવો (factors) છે : (અ) દ્વિધ્રુવ-દ્વિધ્રુવ (dipole-dipole) પારસ્પરિક ક્રિયા (interaction), (આ) દ્વિધ્રુવ-પ્રેરિત દ્વિધ્રુવ પારસ્પરિક ક્રિયા, (ઇ) વિક્ષેપણ (dispersion) બળો.
(અ) દ્વિધ્રુવ-દ્વિધ્રુવ પારસ્પરિક ક્રિયા : કાયમી દ્વિધ્રુવ-આઘૂર્ણ (dipole moments) ધરાવતા બે અણુઓ વચ્ચે ઉદભવતું આ સ્થિરવૈદ્યુતિક આકર્ષણ છે. કેટલાક પદાર્થોમાં અણુઓ વિદ્યુતીય દૃષ્ટિએ તટસ્થ હોવા છતાં કાયમી વિદ્યુત-દ્વિધ્રુવો (electric dipoles) ધરાવી શકે છે. આવા અણુઓની સંરચનામાં જ વીજભારના વિતરણનું સ્થાયી વિકૃતીકરણ (distortion) થયેલું હોય છે. આથી અણુની એક બાજુ ઓછેવત્તે અંશે ધનવીજભારિત અને તેની સામેની બાજુ ઓછેવત્તે અંશે ઋણવીજભારિત બને છે. આવા કાયમી દ્વિધ્રુવોની એકબીજા સાથે સંરેખિત રીતે ગોઠવાવાની વૃત્તિને કારણે એક પ્રકારનું ચોખ્ખું (net) આકર્ષણબળ ઉદ્ભવે છે.
વાયુઓમાં દ્વિધ્રુવ-દ્વિધ્રુવ બળોની અસર પ્રવાહી અને ઘનપદાર્થો જેટલી હોતી નથી. પદાર્થની દ્વિધ્રુવગતિ (dipole moment) જેમ વધારે હોય તેમ દ્વિધ્રુવ-દ્વિધ્રુવબળો વધારે મજબૂત હોય છે. આવા પદાર્થો ઊંચાં ગલનબિંદુ અને ઉત્કલનબિંદુ ધરાવે છે. વળી તેમની પીગળન-ઉષ્મા (heat of fusion) તથા બાષ્પાયન-ઉષ્મા (heat of vaporisation) પણ વધારે હોય છે.
(આ) દ્વિધ્રુવ-પ્રેરિત-દ્વિધ્રુવ પારસ્પરિક ક્રિયા : કાયમી દ્વિધ્રુવો ધરાવતા અણુઓ પાસે આવેલા અન્ય ધ્રુવીય (polar) અથવા અધ્રુવીય (nonpolar) અણુઓમાંના ઇલેક્ટ્રૉનભાર(electron charge)ને હંગામી રીતે વિકૃત કરે છે અને તે રીતે વધુ ધ્રુવીકરણને પ્રેરે છે. આમ એક કાયમી દ્વિધ્રુવ અને પડોશમાં આવેલા પ્રેરિત દ્વિધ્રુવ વચ્ચેની પારસ્પરિક ક્રિયાને કારણે વધારાનું આકર્ષણબળ ઉદ્ભવે છે. દ્વિધ્રુવ-ગુણધર્મનું પ્રેરણ (induction) કેટલાક અણુઓમાં વધારે જોવા મળે છે. આવા અણુઓ ઓછો પ્રેરણ ગુણધર્મ ધરાવતા અણુઓની સરખામણીમાં વધારે ધ્રુવણીય (polarisable) હોય છે.
(ઇ) વિક્ષેપણ (dispersion) બળો : આ બળો પરમાણુઓમાં નાના તાત્ક્ષણિક (instantaneous) દ્વિધ્રુવોને કારણે ઉત્પન્ન થાય છે. પદાર્થના કોઈ પણ અણુઓ કાયમી દ્વિધ્રુવો ન હોય તોપણ અણુઓ વચ્ચે આકર્ષણબળ અસ્તિત્વ ધરાવે છે. (દા.ત., આર્ગન જેવો ઉમદા વાયુ અથવા બેન્ઝિન જેવું કાર્બનિક પ્રવાહી.) આને લીધે આવા પદાર્થો પૂરતા નીચાં તાપમાનોએ સંઘનિત થઈ પ્રવાહી અવસ્થામાં ફેરવાય છે.
અણુઓમાંનાં આકર્ષક બળોની પ્રકૃતિના સાચા વર્ણન માટે ક્વૉન્ટમ યાંત્રિકીની જરૂર પડે છે. આ અંગેનો પ્રથમ અભ્યાસ 1930માં પોલૅન્ડમાં જન્મેલા ભૌતિકવિદ્ ફ્રિટ્ઝ લંડને કર્યો હતો અને તેમણે આ બળોને માટે અણુઓમાં ઇલેક્ટ્રૉનની ગતિને કારણભૂત દર્શાવી. તેમણે જણાવ્યું કે કોઈ એક ક્ષણે ઇલેક્ટ્રૉનના ઋણવીજભારનું કેન્દ્ર અને પારમાણ્વિક નાભિકો(nuclei)ના ધનભારનું સંપાતી અથવા એકાકાર હોવાનું સંભવિત નથી. આમ, ઇલેક્ટ્રૉનોનું ઉચ્ચાવચન (fluctuation) અણુઓને સમય સાથે બદલાતા દ્વિધ્રુવોમાં ફેરવે છે. ભલે પછી થોડા સમયગાળા માટે આ તાત્ક્ષણિક ધ્રુવીભવનની સરેરાશ શૂન્ય હોય. આવા સમયચલિત (time varying) દ્વિધ્રુવો અથવા તાત્ક્ષણિક દ્વિધ્રુવો પોતે ખરેખરા આકર્ષણબળ માટે જવાબદાર એવા સંરેખણ(alignment)માં ગોઠવાતા નથી, પરંતુ તેઓ પાસેના અણુઓમાં યોગ્ય રીતે સંરેખિત એવું ધ્રુવીભવન પ્રેરે છે અને તેથી આકર્ષક બળો ઉદ્ભવે છે. અણુઓમાં ઇલેક્ટ્રૉનના ઉચ્ચાવચને કારણે ઉદભવતી આ વિશિષ્ટ આંતરક્રિયાઓ અથવા બળો લંડન-બળો અથવા વિક્ષેપણબળો તરીકે ઓળખાય છે; કારણ કે તેમની હાજરી પ્રકાશના વિક્ષેપણથી જાણી શકાય છે. આ બળો કાયમી ધ્રુવીય અણુઓમાં પણ અસ્તિત્વમાં હોય છે અને તેઓ આંતરઆણ્વિક (intermolecular) બળોના ત્રણેય પ્રકાર પૈકી સૌથી વધુ ફાળો આપે છે.
ઉમદા વાયુઓ જેવા બિનધ્રુવીય તેમજ એક પારમાણ્વિક વાયુઓનું પણ પ્રવાહીકરણ થઈ શકે છે; જે દર્શાવે છે કે અધ્રુવીય અણુઓ વચ્ચે પણ આકર્ષણબળ રહેલું છે, જે અણુભાર વધતાં વધે છે. જોકે આ આકર્ષણબળ દ્વિધ્રુવ-દ્વિધ્રુવ તેમજ આયન દ્વિધ્રુવ આકર્ષણબળ કરતાં ઓછું હોય છે. પદાર્થોમાં લંડન-બળો દ્વિધ્રુવ બળો અથવા દ્વિધ્રુવ પ્રેરિતબળો ઉપરાંત વધારાનાં બળો તરીકે રહેલાં હોય છે.
ચિત્રા સુરેન્દ્ર દેસાઈ