Tabla de Contenidos
Lực phân tán London là một loại lực liên phân tử van der Waals yếu đặc biệt . Trên thực tế, chúng đại diện cho các tương tác liên phân tử yếu nhất trong tất cả. Chúng là loại lực hấp dẫn tầm ngắn phát sinh giữa bất kỳ cặp phân tử hoặc nguyên tử nào khi chúng ở rất gần nhau. Các loại tương tác này được hình thành bởi sự hiện diện của các lưỡng cực tức thời trên bề mặt của các phân tử thu hút các lưỡng cực tức thời khác trên các phân tử lân cận.
Là những lực yếu như vậy, chúng rất khó đo lường hoặc quan sát trong các hợp chất ion và trong các phân tử phân cực, vì chúng có các loại tương tác mạnh hơn che lấp chúng. Đây là lý do tại sao các lực London chỉ biểu hiện theo một cách có thể đo lường được trong các phân tử không phân cực và trong các loài đơn nguyên tử như khí hiếm.
Trên thực tế, lực phân tán London là loại tương tác liên phân tử (hoặc tương tác giữa các nguyên tử) duy nhất được thể hiện bởi các khí hiếm và phân tử phân cực, vì chúng không thể hiện các loại tương tác mạnh hơn như liên kết hydro (trước đây là cầu hydro), lưỡng cực-lưỡng cực hoặc gây ra các tương tác lưỡng cực-lưỡng cực.
Cuối cùng, có thể nói rằng lực Luân Đôn chịu trách nhiệm về thực tế là các nguyên tử khí hiếm và phân tử không phân cực có thể ngưng tụ để tạo thành chất lỏng hoặc hóa rắn, ngay cả ở nhiệt độ rất thấp.
Làm thế nào để các lực lượng London làm việc?
Giống như tất cả các dạng tương tác liên phân tử khác, lực phân tán London cũng là lực hút tĩnh điện.
Tuy nhiên, điều đáng đặt ra là: làm thế nào có thể tồn tại lực hút tĩnh điện giữa các nguyên tử hoặc phân tử trung hòa và cực?
Câu trả lời cho câu hỏi này liên quan đến thực tế là các electron chuyển động không ngừng xung quanh hạt nhân và dọc theo các liên kết hóa học. Mặc dù thực tế là chúng di chuyển rất nhanh và trung bình phân bố đều, nhưng có thể xảy ra rằng trong một khoảng thời gian ngắn, có nhiều electron ở một bên của hạt nhân hoặc ở một bên của liên kết hơn ở bên kia. . Kết quả là, một lưỡng cực điện được hình thành, vì một phần của nguyên tử (hoặc phân tử) sẽ có quá nhiều điện tích dương, trong khi phần kia sẽ có quá nhiều điện tích âm.
Các lưỡng cực này được gọi là các lưỡng cực tức thời vì chúng tồn tại trong một thời gian rất ngắn, nhưng chúng có thể hình thành ở bất kỳ đâu trong phân tử hoặc nguyên tử trung hòa . Khi hai phân tử ở rất gần nhau, sự hình thành tự phát của một lưỡng cực trong một trong các phân tử gây ra sự hình thành của một lưỡng cực thứ hai trong phân tử kia, do đó tạo ra một lực hấp dẫn giữa hai lưỡng cực, chính xác là lực phân tán London .
Lý do lực Luân Đôn yếu như vậy là vì các lưỡng cực gây ra lực hút rất ngắn và xuất hiện rồi biến mất liên tục. Tuy nhiên, nhiều lưỡng cực tức thời có thể hình thành tại một thời điểm nhất định, vì vậy trong khi một số lưỡng cực biến mất ở một bên thì những lưỡng cực khác có thể xuất hiện ở phía bên kia, giữ hai phân tử hoặc hai nguyên tử lại với nhau.
Các yếu tố quyết định lực lượng phân tán London
Giống như có nhiều yếu tố quyết định mức độ mạnh của liên kết hydro, tương tác lưỡng cực-lưỡng cực và tất cả các yếu tố còn lại, cũng có những yếu tố cho phép bạn xác định khi nào lực Luân Đôn mạnh hơn hay yếu hơn:
Nguyên tử càng lớn thì lực phân tán London càng lớn.
Các nguyên tử càng lớn, các electron hóa trị của chúng càng xa hạt nhân, vì vậy chúng liên kết với nó càng lỏng lẻo. Điều này giúp dễ dàng làm cong các đám mây điện tử để tạo ra các lưỡng cực cảm ứng. Nói cách khác, những nguyên tử này dễ phân cực hơn.
Một nguyên tử càng phân cực thì các lưỡng cực cảm ứng có thể được hình thành càng lớn, do đó lực London giữa hai nguyên tử càng lớn. Đây là lý do tại sao, ở nhiệt độ phòng, brom là chất lỏng trong khi clo và flo là chất khí, và iốt là chất rắn, mặc dù thực tế là tất cả các halogen đều tạo thành các phân tử hai nguyên tử không phân cực có hình dạng giống nhau.
bề mặt tiếp xúc
Theo nguyên tắc chung, bề mặt tiếp xúc giữa hai phân tử càng lớn thì lực phân tán London giữa chúng càng lớn.
Lý do điều này xảy ra là do bề mặt tiếp xúc giữa hai phân tử (hoặc thậm chí hai bề mặt bất kỳ) càng lớn thì càng có nhiều lưỡng cực tức thời được hình thành tại một thời điểm. Mặc dù các lưỡng cực tức thời rất yếu, nhưng sự hình thành của nhiều lưỡng cực tức thời cộng lại tại một thời điểm nhất định sẽ tạo ra một lực hút tổng thể lớn giữa hai phân tử.
Đây là lý do tại sao các đồng phân mạch thẳng của ankan luôn có nhiệt độ sôi và nóng chảy cao hơn so với các đồng phân phân nhánh của chúng, vì hợp chất càng ít nhánh thì càng tồn tại lâu và do đó, bề mặt tiếp xúc sẽ có với đồng phân khác càng lớn. phân tử tương tự.
Người giới thiệu
Nâu, T. (2021). Hóa học: Khoa học Trung ương. (tái bản lần thứ 11). Luân Đôn, Anh: Giáo dục Pearson.
Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Hóa học (tái bản lần thứ 10). Thành phố New York, NY: MCGRAW-HILL.
Rutherford, J. (2005). van der Waals liên kết và khí trơ. Encyclopedia of Condensed Matter Physics , 286–290. https://doi.org/10.1016/b0-12-369401-9/00407-1
