Co jsou mezimolekulární síly?

V chemii intermolekulární síly popisují různé elektrostatické síly přítomné mezi atomy a molekulami. Tyto síly zahrnují ion-dipólové síly, vodíkové vazby, dipól-dipólové síly a londýnské disperzní síly. I když jsou tyto síly obecně mnohem slabší než iontové nebo kovalentní vazby, mohou mít stále velký vliv na fyzikální vlastnosti kapalin, pevných látek nebo roztoků.

Všechny intermolekulární síly jsou v přírodě elektrostatické. To znamená, že mechanika těchto sil závisí na interakcích nabitých druhů, jako jsou ionty a elektrony. Faktory vztahující se k elektrostatickým silám, jako je elektronegativita, dipólové momenty, iontové náboje a páry elektronů, mohou výrazně ovlivnit typy mezimolekulárních sil mezi jakýmikoli dvěma danými chemickými druhy.

Síly iontů a dipólů jsou přítomny mezi ionty a částečnými náboji na koncích polárních molekul. Polární molekuly jsou dipóly a mají pozitivní konec a negativní konec. Pozitivně nabité ionty jsou přitahovány k zápornému konci dipólu a záporně nabité ionty jsou přitahovány k pozitivnímu konci dipolu. Síla tohoto druhu intermolekulární přitažlivosti se zvyšuje se zvyšujícím se iontovým nábojem a rostoucími dipólovými momenty. Tento konkrétní druh síly se běžně vyskytuje v iontových látkách rozpuštěných v polárních rozpouštědlech.

U neutrálních molekul a atomů zahrnují intermolekulární síly, které mohou být přítomny, dipol-dipólové síly, vodíkové vazby a londýnské disperzní síly. Tyto síly tvoří síly van der Waals, které jsou pojmenovány po Johannesovi van der Waalsovi. Obecně jsou slabší než ion-dipólové síly.

Síly dipól-dipól se vyskytují, když se pozitivní konec polární molekuly blíží zápornému konci jiné polární molekuly. Síla sama o sobě závisí na blízkosti molekul. Čím dále jsou molekuly, tím slabší jsou dipól-dipólové síly. Velikost síly se také může zvyšovat se zvyšující se polaritou.

Londýnské disperzní síly se mohou vyskytovat mezi nepolárními i polárními chemickými druhy. Jmenují se na počest svého objevitele Fritze Londýna. Síla sama se objevuje kvůli tvorbě okamžitých dipólů; to lze vysvětlit pohybem elektronů v chemickém druhu.

Okamžité dipóly se vytvářejí, když jsou elektrony kolem jednoho chemického druhu přitahovány k jádru jiného chemického druhu. Obecně jsou London disperzní síly větší pro větší molekuly, protože větší molekuly mají více elektronů. Například velké halogeny a vzácné plyny mají kvůli tomu vyšší teploty varu než malé halogeny a vzácné plyny.

Vodíkové vazby se vyskytují mezi atomy vodíku v polární vazbě a nesdílenými páry elektronů na malých elektronegativních iontech nebo atomech. Tento typ intermolekulární síly je často patrný mezi atomy vodíku a atomem fluoru, kyslíku nebo dusíku. Vodíkové vazby se nacházejí ve vodě a jsou odpovědné za vysokou teplotu varu vody.

Mezimolekulární síly mohou mít hluboký vliv na fyzikální vlastnosti chemického druhu. Vysoké teploty varu, teploty tání a viskozita jsou obvykle spojeny s vysokými mezimolekulárními silami. Ačkoli jsou mnohem slabší než kovalentní a iontové vazby, tyto síly intermolekulární přitažlivosti jsou stále důležité při popisu chování chemických druhů.