Tabla de Contenidos
London spredningskræfter er en særlig type svage van der Waals intermolekylære kræfter . Faktisk repræsenterer de de svageste intermolekylære interaktioner af alle. De er den slags kortrækkende tiltrækkende kræfter, der opstår mellem ethvert par af molekyler eller atomer, når de er meget tæt på hinanden. Disse typer af interaktioner dannes af tilstedeværelsen af øjeblikkelige dipoler på overfladen af molekyler, der tiltrækker andre øjeblikkelige dipoler på nabomolekyler.
Da de er så svage kræfter, er de vanskelige at måle eller observere i ionforbindelser og i polære molekyler, da disse præsenterer andre typer af stærkere interaktioner, der maskerer dem. Det er derfor, London-kræfterne kun manifesteres på en målbar måde i ikke-polære molekyler og i monoatomiske arter såsom ædelgasser.
London-spredningskræfter er faktisk den eneste type intermolekylære (eller interatomiske) interaktioner, der udvises af ædelgasser og apolære molekyler, da disse ikke udviser stærkere typer af interaktioner såsom hydrogenbindinger (tidligere broer), brint), dipol-dipol eller inducerede dipol-dipol-interaktioner.
Endelig kan det siges, at London-styrkerne er ansvarlige for, at ædelgasatomer og upolære molekyler kan kondensere til væsker eller størkne, selv ved meget lave temperaturer.
Hvordan arbejder Londons styrker?
Som alle andre former for intermolekylære interaktioner er London-spredningskræfter også kræfter af elektrostatisk tiltrækning.
Det er dog værd at stille spørgsmålet: hvordan er det muligt, at der er elektrostatiske tiltrækningskræfter mellem neutrale og apolære atomer eller molekyler?
Svaret på dette spørgsmål har at gøre med, at elektroner er i konstant bevægelse omkring kernen og langs kemiske bindinger. På trods af at de bevæger sig meget hurtigt og i gennemsnit er jævnt fordelt, kan det ske, at der i løbet af kort tid er flere elektroner på den ene side af kernen eller på den ene side af bindingen end på den anden. . Som en konsekvens dannes en elektrisk dipol, da den ene del af atomet (eller molekylet) vil have et overskud af positive ladninger, mens den anden vil have et overskud af negative ladninger.
Disse dipoler kaldes øjeblikkelige dipoler, da de varer meget kort tid, men de kan dannes hvor som helst i et molekyle eller et neutralt atom . Når to molekyler er meget tæt på hinanden, inducerer den spontane dannelse af en dipol i et af molekylerne dannelsen af en anden dipol i det andet molekyle, hvorved der genereres en tiltrækningskraft mellem de to dipoler, som netop er London-spredningskraften .
Grunden til, at London-styrkerne er så svage, er, at dipolerne, der er ansvarlige for tiltrækningen, er meget korte og dukker op og forsvinder konstant. Der kan dog dannes flere øjeblikkelige dipoler på et givet tidspunkt, så mens nogle dipoler forsvinder på den ene side, kan andre dukke op på den anden side og holde de to molekyler eller to atomer sammen.
Determinanter for Londons spredningskræfter
Ligesom der er mange faktorer, der bestemmer, hvor stærke brintbindinger, dipol-dipol-interaktioner og alt det andet er, er der også faktorer, der giver dig mulighed for at bestemme, hvornår London-styrkerne er stærkere eller svagere:
Jo større atomet er, jo større er spredningskræfterne i London.
Jo større atomerne er, jo længere er deres valenselektroner fra kernen, så de er mere løst bundet til den. Dette gør det lettere at fordreje elektronskyerne for at generere inducerede dipoler. Med andre ord er disse atomer mere polariserbare.
Jo mere polariserbart et atom er, jo større er de inducerede dipoler, der kan dannes, så jo større bliver London-kræfterne mellem de to atomer. Det er derfor, ved stuetemperatur, er brom en væske, mens klor og fluor er gasser, og jod er et fast stof, på trods af at alle halogener danner upolære diatomiske molekyler med samme form.
kontaktflade
Som en generel regel gælder det, at jo større kontaktfladen mellem to molekyler er, jo større bliver London-spredningskræfterne mellem dem.
Årsagen til dette sker er, at jo større kontaktfladen er mellem to molekyler (eller endda to overflader), jo flere øjeblikkelige dipoler vil blive dannet på ethvert tidspunkt. Selvom øjeblikkelige dipoler er meget svage, skaber dannelsen af mange øjeblikkelige dipoler, der summeres på et givet tidspunkt, en stor netto tiltrækningskraft mellem de to molekyler.
Dette er grunden til, at de lineære isomerer af alkaner altid har et højere koge- og smeltepunkt end deres forgrenede modstykker, da jo mindre forgrenet en forbindelse er, jo længere vil den være, og derfor, jo større vil kontaktfladen have med en anden. lignende molekyle.
Referencer
Brown, T. (2021). Kemi: Centralvidenskaben. (11. udgave). London, England: Pearson Education.
Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Kemi (10. udgave). New York City, NY: MCGRAW-HILL.
Rutherford, J. (2005). van der Waals Bonding og inerte gasser. Encyclopedia of Condensed Matter Physics , 286-290. https://doi.org/10.1016/b0-12-369401-9/00407-1
