Hvad er London Dispersion Forces?

Spredningskræfter i London, der er opkaldt efter tysk-amerikansk fysiker Fritz London, er en af ​​de tre Van der Waals intermolekylære kræfter, der holder molekylerne sammen. De er de svageste i de intermolekylære styrker, men styrker som atomerne ved kilden til styrkerne stiger i størrelse. Mens de andre Van der Waals-styrker er afhængige af elektrostatisk attraktion, der involverer polarladede molekyler, er London-dispersionskræfterne til stede selv i materialer, der består af neutrale molekyler.

TL; DR (for længe, ​​ikke læst)

London-spredningskræfter er intermolekylære kræfter til tiltrækning af holdemolekyler sammen. De er en af ​​tre Van der Waals styrker, men er den eneste kraft, der er til stede i materialer, der ikke har polære dipolmolekyler. De er de svageste i de intermolekylære kræfter, men bliver stærkere, idet atomernes størrelse i et molekyle øges, og de spiller en rolle i de fysiske egenskaber ved materialer med tungt atomer.

Van der Waals Forces

De tre intermolekylære kræfter, der først er beskrevet af hollandsk fysiker Johannes Diderik Van der Waals, er dipol-dipolstyrker, dipol-inducerede dipolkræfter og London-dispersionskræfter. Dipole-dipolstyrker, der involverer et hydrogenatom i molekylet, er usædvanligt stærke, og de resulterende bindinger kaldes hydrogenbindinger. Van der Waals styrker hjælper med at give materialer deres fysiske egenskaber ved at påvirke hvordan molekyler af et materiale interagerer og hvor stærkt de holdes sammen.

Intermolekylære bindinger, der involverer dipolkræfter, er alle baseret på elektrostatisk attraktion mellem ladede molekyler. Dipolmolekyler har en positiv og en negativ ladning i modsatte ender af molekylet. Den positive ende af et molekyle kan tiltrække den negative ende af et andet molekyle til dannelse af en dipol-dipolbinding.

Når neutrale molekyler er til stede i materialet udover dipolmolekyler, inducerer ladningerne af dipolmolekylerne en oplad i de neutrale molekyler. For eksempel, hvis den negativt ladede ende af et dipolmolekyle kommer tæt på et neutralt molekyle, afviser den negative ladning elektronerne og tvinger dem til at samle sig på den fjerne side af det neutrale molekyle. Som et resultat udvikler siden af ​​det neutrale molekyle tæt på dipolen en positiv ladning og tiltrækkes dipolen. De resulterende bindinger kaldes dipol-inducerede dipolbindinger.

London-dispersionskræfterne kræver ikke, at et polært dipolmolekyle er til stede og virker i alle materialer, men de er sædvanligvis meget svage. Kraften er stærkere for større og tungere atomer med mange elektroner end for små atomer, og det kan bidrage til materialets fysiske egenskaber.

London Dispersion Force detaljer

London spredningskraften er defineret som en svag attraktiv kraft på grund af den midlertidige dannelse af dipoler i to tilstødende neutrale molekyler. De resulterende intermolekylære bindinger er også midlertidige, men de dannes og forsvinder kontinuerligt, hvilket resulterer i en samlet bindingseffekt.

De midlertidige dipoler dannes, når elektronerne af et neutralt molekyle ved en tilfældighed samles på den ene side af molekylet. Molekylet er nu en midlertidig dipol og kan enten fremkalde en anden midlertidig dipol i et tilstødende molekyle eller tiltrækkes til et andet molekyle, der har dannet en midlertidig dipol alene.

Når molekyler er store med mange elektroner, er sandsynligheden at elektronerne danner en ujævn fordeling stiger. Elektronerne er længere væk fra kernen og holdes løst. De er mere tilbøjelige til at samle sig midlertidigt på den ene side af molekylet, og når en midlertidig dipol dannes, er elektronerne af tilstødende molekyler mere tilbøjelige til at danne en induceret dipol.

I materialer med dipolmolekyler er den anden van Der Waals-styrker dominerer, men for materialer, der består helt af neutrale molekyler, er dispersionskræfter i London de eneste aktive intermolekylære kræfter. Eksempler på materialer fremstillet af neutrale molekyler indbefatter de ædle gasser, såsom neon, argon og xenon. Londons spredningskræfter er ansvarlige for at gasser kondenserer i væsker, fordi ingen andre kræfter holder gasmolekylerne sammen. De letteste ædle gasser, som helium og neon, har ekstremt lave kogepunkter, fordi London-spredningskræfterne er svage. Store tunge atomer som xenon har et højere kogepunkt, fordi spredningskræfterne i London er stærkere for store atomer, og de trækker atomer sammen for at danne en væske ved en højere temperatur. Selvom det normalt er forholdsvis svagt, kan spredningskræfterne i London gøre en forskel i den fysiske opførsel af sådanne materialer