Tabla de Contenidos
Οι δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου είναι ένας ιδιαίτερος τύπος ασθενών διαμοριακών δυνάμεων van der Waals . Στην πραγματικότητα, αντιπροσωπεύουν τις πιο αδύναμες διαμοριακές αλληλεπιδράσεις από όλες. Είναι το είδος των ελκτικών δυνάμεων μικρής εμβέλειας που προκύπτουν μεταξύ οποιουδήποτε ζεύγους μορίων ή ατόμων όταν είναι πολύ κοντά το ένα στο άλλο. Αυτοί οι τύποι αλληλεπιδράσεων σχηματίζονται από την παρουσία στιγμιαίων διπόλων στην επιφάνεια των μορίων που προσελκύουν άλλα στιγμιαία δίπολα σε γειτονικά μόρια.
Όντας τόσο αδύναμες δυνάμεις, είναι δύσκολο να μετρηθούν ή να παρατηρηθούν σε ιοντικές ενώσεις και σε πολικά μόρια, καθώς αυτές παρουσιάζουν άλλους τύπους ισχυρότερων αλληλεπιδράσεων που τις καλύπτουν. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι δυνάμεις του Λονδίνου εκδηλώνονται με μετρήσιμο τρόπο μόνο σε μη πολικά μόρια και σε μονοατομικά είδη όπως τα ευγενή αέρια.
Στην πραγματικότητα, οι δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου είναι ο μόνος τύπος διαμοριακών (ή διατομικών) αλληλεπιδράσεων που παρουσιάζονται από ευγενή αέρια και απολικά μόρια, καθώς αυτά δεν παρουσιάζουν ισχυρότερους τύπους αλληλεπιδράσεων όπως δεσμούς υδρογόνου (πρώην γέφυρες). υδρογόνο), δίπολο-δίπολο ή επαγόμενες αλληλεπιδράσεις διπόλου-διπόλου.
Τέλος, θα μπορούσαμε να πούμε ότι οι δυνάμεις του Λονδίνου ευθύνονται για το γεγονός ότι τα άτομα ευγενών αερίων και τα μη πολικά μόρια μπορούν να συμπυκνωθούν για να σχηματίσουν υγρά ή να στερεοποιηθούν, ακόμη και σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες.
Πώς λειτουργούν οι δυνάμεις του Λονδίνου;
Όπως όλες οι άλλες μορφές διαμοριακών αλληλεπιδράσεων, οι δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου είναι επίσης δυνάμεις ηλεκτροστατικής έλξης.
Ωστόσο, αξίζει να τεθεί το ερώτημα: πώς είναι δυνατόν να υπάρχουν δυνάμεις ηλεκτροστατικής έλξης μεταξύ ουδέτερων και πολικών ατόμων ή μορίων;
Η απάντηση σε αυτό το ερώτημα έχει να κάνει με το γεγονός ότι τα ηλεκτρόνια βρίσκονται σε συνεχή κίνηση γύρω από τον πυρήνα και κατά μήκος χημικών δεσμών. Παρά το γεγονός ότι κινούνται πολύ γρήγορα και είναι, κατά μέσο όρο, ομοιόμορφα κατανεμημένα, μπορεί σε σύντομο χρονικό διάστημα να υπάρχουν περισσότερα ηλεκτρόνια στη μία πλευρά του πυρήνα ή στη μία πλευρά του δεσμού παρά στην άλλη . Ως συνέπεια, σχηματίζεται ένα ηλεκτρικό δίπολο, αφού το ένα μέρος του ατόμου (ή του μορίου) θα έχει περίσσεια θετικών φορτίων, ενώ το άλλο θα έχει περίσσεια αρνητικών φορτίων.
Αυτά τα δίπολα ονομάζονται στιγμιαία δίπολα επειδή διαρκούν πολύ μικρό χρονικό διάστημα, αλλά μπορούν να σχηματιστούν οπουδήποτε σε ένα μόριο ή ένα ουδέτερο άτομο . Όταν δύο μόρια είναι πολύ κοντά το ένα στο άλλο, ο αυθόρμητος σχηματισμός ενός διπόλου σε ένα από τα μόρια προκαλεί το σχηματισμό ενός δεύτερου διπόλου στο άλλο μόριο, δημιουργώντας έτσι μια ελκτική δύναμη μεταξύ των δύο διπόλων, η οποία είναι ακριβώς η δύναμη διασποράς του Λονδίνου .
Ο λόγος για τον οποίο οι δυνάμεις του Λονδίνου είναι τόσο αδύναμες είναι επειδή τα δίπολα που ευθύνονται για την έλξη είναι πολύ σύντομα και εμφανίζονται και εξαφανίζονται συνεχώς. Ωστόσο, πολλαπλά στιγμιαία δίπολα μπορούν να σχηματιστούν σε μια δεδομένη στιγμή, έτσι ενώ μερικά δίπολα εξαφανίζονται στη μία πλευρά, άλλα μπορούν να εμφανιστούν στην άλλη πλευρά, κρατώντας τα δύο μόρια ή δύο άτομα μαζί.
Καθοριστικοί παράγοντες των δυνάμεων διασποράς του Λονδίνου
Ακριβώς όπως υπάρχουν πολλοί παράγοντες που καθορίζουν πόσο ισχυροί είναι οι δεσμοί υδρογόνου, οι αλληλεπιδράσεις διπόλου-διπόλου και όλα τα υπόλοιπα, υπάρχουν επίσης παράγοντες που σας επιτρέπουν να προσδιορίσετε πότε οι δυνάμεις του Λονδίνου είναι ισχυρότερες ή πιο αδύναμες:
Όσο μεγαλύτερο είναι το άτομο, τόσο μεγαλύτερες είναι οι δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου.
Όσο μεγαλύτερα είναι τα άτομα, τόσο πιο μακριά βρίσκονται τα ηλεκτρόνια σθένους τους από τον πυρήνα, επομένως είναι πιο χαλαρά συνδεδεμένα με αυτόν. Αυτό διευκολύνει τη στρέβλωση των νεφών ηλεκτρονίων για τη δημιουργία επαγόμενων διπόλων. Με άλλα λόγια, αυτά τα άτομα είναι πιο πολωτικά.
Όσο πιο πολώσιμο είναι ένα άτομο, τόσο μεγαλύτερα είναι τα επαγόμενα δίπολα που μπορούν να σχηματιστούν, άρα τόσο μεγαλύτερες είναι οι δυνάμεις του Λονδίνου μεταξύ των δύο ατόμων. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο, σε θερμοκρασία δωματίου, το βρώμιο είναι υγρό ενώ το χλώριο και το φθόριο είναι αέρια και το ιώδιο είναι στερεό, παρά το γεγονός ότι όλα τα αλογόνα σχηματίζουν μη πολικά διατομικά μόρια με το ίδιο σχήμα.
επιφάνεια επαφής
Κατά γενικό κανόνα, όσο μεγαλύτερη είναι η επιφάνεια επαφής μεταξύ δύο μορίων, τόσο μεγαλύτερες είναι οι δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου μεταξύ τους.
Ο λόγος που συμβαίνει αυτό είναι ότι όσο μεγαλύτερη είναι η επιφάνεια επαφής μεταξύ δύο μορίων (ή ακόμα και οποιωνδήποτε δύο επιφανειών), τόσο περισσότερα στιγμιαία δίπολα θα σχηματίζονται ανά πάσα στιγμή. Αν και τα στιγμιαία δίπολα είναι πολύ αδύναμα, ο σχηματισμός πολλών στιγμιαίων διπόλων που αθροίζονται σε μια δεδομένη στιγμή δημιουργεί μια μεγάλη καθαρή δύναμη έλξης μεταξύ των δύο μορίων.
Αυτός είναι ο λόγος που τα γραμμικά ισομερή των αλκανίων έχουν πάντα υψηλότερο σημείο βρασμού και τήξης από τα διακλαδισμένα αντίστοιχά τους, αφού όσο λιγότερο διακλαδισμένη είναι μια ένωση, τόσο μεγαλύτερη θα είναι και, επομένως, τόσο μεγαλύτερη θα έχει η επιφάνεια επαφής με μια άλλη παρόμοιο μόριο.
βιβλιογραφικές αναφορές
Brown, T. (2021). Χημεία: Η Κεντρική Επιστήμη. (11η έκδ.). Λονδίνο, Αγγλία: Εκπαίδευση Pearson.
Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Χημεία (10η έκδ.). Νέα Υόρκη, Νέα Υόρκη: MCGRAW-HILL.
Rutherford, J. (2005). van der Waals Bonding και Αδρανή Αέρια. Encyclopedia of Condensed Matter Physics , 286–290. https://doi.org/10.1016/b0-12-369401-9/00407-1
