Co jsou dipólové síly?

Dipolové síly popisují formu interakce, ke které může dojít mezi molekulami. Podobně jako magnety jsou molekuly často polární; mají pozitivní a negativní náboje na různých stranách na základě jejich molekulární struktury. Pozitivní část jedné molekuly může přilákat negativní část jiné a přitáhnout je k sobě. Existují dva různé typy dipólových sil; některé jsou trvalé a jiné pouze na okamžik. Oba druhy mají významný vliv na interakce mezi molekulami.

Dočasné, okamžité dipólové síly jsou známé jako londýnské disperzní síly. Elektrony v atomech jsou velmi mobilní a mohou se vyrovnat takovým způsobem, že dojde k dočasnému dipólu nebo oddělení kladných a záporných nábojů. Pokud k tomu dojde současně s více molekulami, mohou nastat krátké přitažlivé nebo odpudivé síly. Tento proces je založen na pravděpodobnosti, že uspořádání elektronů v daném atomu nebo molekule bude existovat specifickým způsobem v konkrétním čase. Londýnské disperzní síly, navzdory jejich relativní vzácnosti v jednotlivých atomech a molekulách, jsou významné, protože masivní počet atomů nebo molekul typicky přítomných v dané látce téměř zaručuje, že alespoň některé z nich budou interagovat prostřednictvím okamžitých dipólů.

Permanentní dipólové síly jsou známy jako dipól-dipólové interakce nebo Keesomovy interakce a existují mezi polárními molekulami. Molekula má tendenci mít trvalý dipól, je-li složena z atomů, které mají různé hodnoty elektronegativity. Elektronegativita je vlastnost atomů nebo molekul, která popisuje jejich schopnost přitahovat elektrony k sobě a vytvářet vazby s jinými atomy nebo molekulami. Když se atomy s různými hodnotami elektronegativity spojí a vytvoří molekuly, mají tendenci mít různé odlišné náboje na různých částech svých struktur. Když jsou molekuly s permanentními dipóly blízké jiným molekulám s permanentními dipóly, existuje mnoho silných atraktivních a odpudivých interakcí mezi polárními částmi molekul.

Vodíkové vazby jsou třetím druhem intermolekulární interakce způsobené dipólovými silami a jsou další formou trvalých dipólových interakcí. Mohou se vyskytovat pouze mezi vodíkem a jiným atomem, odtud název. Druhým atomem může být kyslík, fluor nebo dusík. Vodíkové vazby jsou v podstatě silnější formou interakcí dipól-dipól.

Vodíkové vazby jsou pravděpodobně nejdůležitější z různých druhů dipólových sil kvůli jejich účinkům na vodu. Molekuly vody jsou díky svým elektronovým uspořádáním velmi polární a mají tendenci vykazovat velké množství vodíkových vazeb. Atomy vodíku na jedné molekule vody mohou interagovat s atomy kyslíku na jiných molekulách vody. Tento stupeň přitažlivosti dává vodě mnoho vlastností nezbytných pro její životně důležitou roli v pozemském prostředí, jako je soudržnost a vysoký bod varu. Překonání vodíkových vazeb vyžaduje značné množství energie, což poskytuje velkou stabilitu v prostředí, které je primárně tvořeno vodou.