Londoner Streitkräfte

Londoner Streitkräfte sind intermolekulare schwache Wechselwirkungen. Quelle: Riccardo Rovinetti, Wikimedia Commons

Was sind Londoner Streitkräfte?

Der Londoner Streitkräfte, Londoner Dispersionskräfte oder induzierten Dipolwechselwirkungen sind die schwächste Art von intermolekularen Wechselwirkungen. Sein Name ist auf die Beiträge des theoretischen Physikers Fritz London (1900-1954) und seinen Studien auf dem Gebiet der Quantenphysik zurückzuführen.

Londoner Kräfte erklären, wie Moleküle interagieren, deren Strukturen und Atome die Bildung eines dauerhaften Dipols machen. Das heißt, grundsätzlich gilt.

Im Gegensatz zu den anderen Van der Waals -Kräften erfordert dies extrem kurze Strecken.

Merkmale der Londoner Kräfte

Verteilung homogener Anklagen. Quelle: Gabriel Bolívar

Welche Eigenschaften sollten ein Molekül so sein, dass es durch Londoner Streitkräfte interagieren kann? Die Antwort ist, dass jeder es tun könnte, aber wenn es ein dauerhaftes Dipolmoment gibt, dominieren die Wechselwirkungen vom Typ Dipol-Dipolo eher als die Dispersion, was sehr wenig zur physikalischen Natur der Substanzen beiträgt.

In Strukturen, in denen es keine sehr elektronegativen Atome gibt oder deren elektrostatische Lastverteilung homogen ist, gibt es in Elektronen kein Ende oder Region, die als reichhaltig (Δ-) oder schlecht (Δ+) angesehen werden können.

In diesen Fällen müssen andere Arten von Kräften eingreifen, oder sonst könnten diese Verbindungen nur in einer Gasphase existieren, unabhängig von den Druck- oder Temperaturbedingungen, die auf ihnen arbeiten.

Homogene Lastverteilung

Zwei isolierte Atome wie Neon oder Argon haben eine homogene Lastverteilung. Dies ist in einem, überlegenen Bild zu sehen. Weiße Kreise in der Mitte repräsentieren die Kerne für Atome oder das molekulare Skelett für Moleküle. Diese Lastverteilung kann als eine Wolke von grünen Elektronen betrachtet werden.

Warum treffen edle Gase diese Homogenität?? Weil sie ihre elektronische Schicht vollständig voll haben, müssen ihre Elektronen theoretisch die Lastanziehung des Kerns in allen Orbitalen gleichermaßen spüren.

Andererseits ist für andere Gase wie Atomsauerstoff (O) seine Schicht unvollständig (was in seiner elektronischen Konfiguration beobachtet wird) und zwingt es, das zweizigerweise Molekül oder das Diatommolekül zu bilden oder₂ Um diesen Mangel auszugleichen.

Grüne Kreise von A können auch Moleküle sein, klein oder groß. Die Umlaufbahnelektronen wolken sich um alle Atome, die es ausmachen, insbesondere um die elektronegativsten Atome. Um diese Atome wird sich die Wolke konzentrieren und negativer sein, während andere Atome einen elektronischen Mangel aufweisen werden.

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Diese Wolke ist jedoch nicht statisch, aber dynamisch, daher wird irgendwann kurze Regionen Δ- und Δ+gebildet, und ein Phänomen, das genannt wird, tritt auf Polarisation.

Polarisierbarkeit

In der grünen Wolke zeigt eine homogene negative Lastverteilung an. Die vom Kern ausgeübte positive Anziehungskraft kann jedoch auf Elektronen reichen. Dies führt zu einer Wolkenverformung, wodurch Δ-Regionen blau und Δ+gelb erzeugt werden.

Dieses plötzliche Dipolmoment im Atom oder das Molekül kann eine angrenzende elektronische Wolke verzerren. Mit anderen Worten, es induziert einen plötzlichen Dipol über seinen Nachbarn (B, überlegenes Bild).

Dies liegt daran+.

Beachten Sie, wie positive Pole mit den Negativen ausgerichtet sind, genau wie Moleküle mit permanenten Dipolmomenten. Je mehr voluminöser die elektronische Wolke ist, desto schwieriger hält der Kern sie im Weltraum homogen. Und außerdem wird es die Verformung davon sein, wie in C zu sehen ist.

Daher ist es unwahrscheinlicher, dass kleine Atome und Moleküle durch ein Teilchen ihrer Umgebung polarisiert werden. Ein Beispiel für diese Situation wird durch das kleine Wasserstoffmolekül H veranschaulicht₂.

Zu kondensieren oder noch mehr zu kristallisieren, braucht exorbitante Druck, um seine Moleküle physisch zu interagieren.

Ist umgekehrt proportional zur Entfernung

Obwohl sofortige Dipole gebildet werden, die andere um sie herum induzieren, reichen sie nicht aus, um Atome oder Moleküle zusammenzuhalten.

In B gibt es eine Entfernung D Das trennt die beiden Wolken und ihre beiden Kerne. So dass beide Dipole für eine Zeit in dieser Entfernung bleiben können D Es muss sehr klein sein.

Diese Bedingung muss erfüllt sein, ein wesentliches Merkmal der Londoner Streitkräfte (erinnern Sie sich an die Klettverschluss), so dass eine berüchtigte Wirkung auf die physikalischen Eigenschaften der Angelegenheit geliefert wird.

Einmal D Seien Sie klein, der Kern der linken in B wird beginnen, die blaue Region Δ- des benachbarten Atoms oder Moleküls anzuziehen. Dies wird die Wolke weiter verformen, wie in C zu sehen ist (der Kern befindet sich nicht mehr in der Mitte, sondern nach rechts).

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Dann gibt es einen Punkt, an dem sich beide Wolken berühren und "springen", aber zu einer Langsamkeit, die genug ist, um sie mit einer Zeit zusammen zu haben.

Daher sind die Kräfte Londons umgekehrt proportional zur Entfernung D. In der Tat ist der Faktor gleich zu D⁷, Eine minimale Variation des Abstands zwischen Atomen oder Molekülen wird also die Dispersion von London schwächen oder stärken.

Es ist direkt proportional zur molekularen Masse

Wie man die Größe der Wolken erhöht, damit sie leichter polarisiert werden können? Hinzufügen von Elektronen und dafür muss der Kern mehr Protonen und Neutronen haben, wodurch die Atommasse erhöht wird; oder Hinzufügen von Atomen dem Skelett des Moleküls, das wiederum seine molekulare Masse erhöhen würde.

Auf diese Weise wäre es weniger wahrscheinlich, dass die Kerne oder das molekulare Skelett die elektronische Wolke ihre ganze Zeit behalten. Je größer die grünen Kreise in A, B und C sind, desto polarisierbarer werden sie und größer werden auch ihre Wechselwirkungen durch Londoner Streitkräften.

Dieser Effekt wird zwischen B und C deutlich beobachtet, und es könnte noch mehr sein, wenn die Kreise einen größeren Durchmesser wären. Diese Argumentation ist der Schlüssel zur Erklärung der physikalischen Eigenschaften vieler Verbindungen in Abhängigkeit von ihren molekularen Massen.

Beispiele für Londoner Streitkräfte

Natürliches Beispiel der Londoner Kräfte: Die Beine der Gecos

In der Natur

Im täglichen Leben gibt es unzählige Beispiele für Londoner Dispersionskräfte, ohne sich zu wagen, in erster Linie die mikroskopische Welt.

Eines der häufigsten und überraschendsten Beispiele findet sich in den Beinen von Reptilien, die als GECOS (überlegenes Bild) und in vielen Insekten (auch in Spiderman) bezeichnet werden (auch in Spiderman) bekannt sind.

In ihren Beinen haben sie einige Pads, von denen Tausende kleiner Filamente hervorstechen. In dem Bild können Sie sehen, wie ein Geco am Hang eines Felsens posiert. Um dies zu erreichen, nutzt es die intermolekularen Kräfte zwischen dem Gestein und den Filamenten ihrer Beine.

Jedes dieser Filamente interagiert schwach mit der Oberfläche, durch die das kleine Reptil. Die Gecos können auch glatte und perfekte Oberflächen wie die der Kristalle klettern.

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Schließt

Die Alkane sind gesättigte Kohlenwasserstoffe, die auch von den Londoner Streitkräften interagieren. Seine molekularen Strukturen bestehen einfach aus Kohlenstoffen und Wassermitteln, die durch einfache Bindungen vereint sind. Da der Unterschied der Elektronegativitäten zwischen C und H sehr gering ist, sind sie apolare Verbindungen.

So Methan, Cho₄, Der kleinste Kohlenwasserstoff von allen kocht bei -161.7. c. Da C und H zum Skelett hinzugefügt werden, werden andere Alkane mit höheren Molekülmassen erhalten.

Auf diese Weise entsteht Ethane (-88).6. c), Butan (-0.5. c) und die Oktan (125.7. c). Beachten Sie, wie ihre Siedepunkte zunehmen, wenn die Alkane schwerer werden.

Dies liegt daran.

Die Oktan hat, obwohl es sich um eine apolare Verbindung handelt, einen Siedepunkt größer als der von Wasser.

Halogene und Gase

Londoner Kräfte sind auch in vielen gasförmigen Substanzen vorhanden. Zum Beispiel N -Moleküle₂, H₂, CO₂, F₂, Cl₂ Und alle edlen Gase interagieren durch diese Kräfte, da sie eine homogene elektrostatische Verteilung aufweisen, die möglicherweise nach Schnappschüsse leiden und zu Polarisationen führen.

Die edlen Gase sind er (Helium), Neon (Neon), AR (Argon), Kr (Kripton), Xe (Xenon) und RN (Radon). Von links nach rechts steigen ihre Siedepunkte mit zunehmender Atommassen: -269, -246, -186, -152, -108 und -62 ºC.

Halogene interagieren auch durch diese Kräfte. Fluor ist ein Gas bei Raumtemperatur, genau wie Chlor. Das Brom mit größerer Atommasse befindet sich unter normalen Bedingungen wie einer rötlichen Flüssigkeit, und Jod bildet, um zu enden.

Verweise

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