Hvad er London Dispersion Forces?

Londons spredningskræfter, opkaldt efter den tysk-amerikanske fysiker Fritz London, er en af de tre Van der Waals intermolekylære kræfter, der holder molekyler sammen. De er de svageste af de intermolekylære kræfter, men styrkes, når atomerne ved kilden til kræfterne stiger i størrelse. Mens de andre Van der Waals-kræfter er afhængige af elektrostatisk tiltrækning, der involverer polladede molekyler, er London-spredningskræfterne til stede selv i materialer, der består af neutrale molekyler.

TL; DR (For lang; ikke læst)

Londons spredningskræfter er intermolekylære tiltrækningskræfter, der holder molekyler sammen. De er en af tre Van der Waals-kræfter, men er den eneste kraft, der findes i materialer, der ikke har polære dipolmolekyler. De er de svageste af de intermolekylære kræfter, men bliver stærkere, når størrelsen på atomerne i et molekyle øges, og de spiller en rolle i de fysiske egenskaber ved materialer med tunge atomer.
Van der Waals Forces

De tre intermolekylære kræfter, der først blev beskrevet af den hollandske fysiker Johannes Diderik Van der Waals, er dipol-dipol-kræfter, dipol-inducerede dipol-kræfter og London-spredningskræfter. Dipol-dipol-kræfter, der involverer et hydrogenatom i molekylet, er usædvanligt stærke, og de resulterende bindinger kaldes hydrogenbindinger. Van der Waals kræfter hjælper med at give materialer deres fysiske egenskaber ved at påvirke, hvordan molekyler i et materiale interagerer og hvor stærkt de holdes sammen. Dipolmolekyler har en positiv og negativ ladning i modsatte ender af molekylet. Den positive ende af et molekyle kan tiltrække den negative ende af et andet molekyle for at danne en dipol-dipolbinding.

Når neutrale molekyler er til stede i materialet ud over dipolmolekyler, inducerer ladningerne af dipolmolekylerne en ladning i de neutrale molekyler. For eksempel, hvis den negativt ladede ende af et dipolmolekyle kommer tæt på et neutralt molekyle, frastøder den negative ladning elektronerne og tvinger dem til at samles på ydersiden af det neutrale molekyle. Som et resultat udvikler siden af det neutrale molekyle tæt på dipolen en positiv ladning og tiltrækkes af dipolen. De resulterende bindinger kaldes dipolinducerede dipolbindinger.

Londons spredningskræfter kræver ikke, at et polært dipolmolekyle er til stede og virker i alle materialer, men de er normalt meget svage. Kraften er stærkere for større og tungere atomer med mange elektroner end for små atomer, og den kan bidrage til de fysiske egenskaber ved materialet.
London Dispersion Force Details -

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 i et neutralt molekyle tilfældigt samles på den ene side af molekylet. Molekylet er nu en midlertidig dipol og kan enten inducere en anden midlertidig dipol i et tilstødende molekyle eller blive tiltrukket af et andet molekyle, der har dannet en midlertidig dipol på egen hånd.

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. Det er mere sandsynligt, at de samles midlertidigt på den ene side af molekylet, og når der dannes en midlertidig dipol, er det mere sandsynligt, at elektronerne i tilstødende molekyler danner en induceret dipol. der Waals-styrker dominerer, men for materialer, der består fuldstændigt af neutrale molekyler, er London-spredningskræfter de eneste aktive intermolekylære kræfter. Eksempler på materialer, der består af neutrale molekyler, inkluderer ædelgasser, såsom neon, argon og xenon. Londons spredningskræfter er ansvarlige for de gasser, der kondenserer til væsker, fordi ingen andre kræfter holder gasmolekylerne sammen. De letteste ædelgasser, såsom helium og neon, har ekstremt lave kogepunkter, fordi Londons spredningskræfter er svage. Store, tunge atomer såsom xenon har et højere kogepunkt, fordi de spredende kræfter i London er stærkere for store atomer, og de trækker atomerne sammen for at danne en væske ved en højere temperatur. Selv om de normalt er relativt svage, kan London-spredningskræfterne gøre en forskel i sådanne materialers fysiske opførsel.