Hvad er London-styrker inden for kemi?
Londons styrker, også kendt som London-spredningskræfter, er svage intermolekylære kræfter, der tiltrækker eller frastøder atomer eller molekyler. De er opkaldt efter Fritz London, en tysk fysiker. Disse interaktioner kommer i spil, når der dannes øjeblikkelige dipoler, hvilket sker, når der skabes en adskillelse af positiv og negativ ladning over et molekyle af massebevægelsen af elektroner. Londons styrker forekommer i både ikke-polære og polære molekyler og kan påvirke en kemisk forbindelses fysiske tilstand.
En dipol findes, når en del af molekylet har en nettopositiv ladning, og en anden del har en netto negativ ladning. Polære molekyler, såsom vand, har permanente dipoler på grund af en iboende ujævnhed i elektronfordeling over deres strukturer. Direkte eller midlertidige dipoler kan også dannes i ikke-polære molekyler. Denne type dipol dannes, når elektroner samles, hvilket skaber en netto negativ ladning i området med større elektrondensitet og efterlader det ledige område med en nettopositiv ladning.
De kræfter, der virker mellem molekyler med dipoler, er samlet kendt som van der Waals-kræfter. Londons styrker er en type Van der Waals-styrke. Når molekyler med øjeblikkelige dipoler kommer tæt på hinanden, afviser områder med lignende ladning hinanden, og de med modsat ladning tiltrækker hinanden. Den midlertidige dipol i et molekyle kan også forme elektronfordelingen af et andet molekyle til en induceret dipol gennem elektrostatisk kraft.
Londons styrker er de eneste intermolekylære kræfter, der virker mellem molekyler eller atomer, der er ikke-polære. Chlor, brom og carbondioxid er alle eksempler på molekyler, hvis interaktion er formet af disse kræfter. I polære molekyler kan London-kræfter virke ud over de andre van der Waals-kræfter, men deres samlede virkning er minimal.
Styrken af London-kræfter mellem molekyler bestemmes af formen og antallet af elektroner i hvert molekyle. Dem med aflange former kan opleve en større adskillelse af ladningen og skabe stærkere London-styrker. Større molekyler med flere elektroner har også en tendens til at have stærkere London-kræfter end mindre, da det større antal elektroner giver mulighed for en større potentialeforskel i ladning på tværs af molekylet.
Kemikaliens fysiske egenskaber kan påvirkes dybt af styrken af spredningskræfterne. For eksempel findes neopentan som en gas ved stuetemperatur, mens n- pentan, et andet kemikalie, der indeholder nøjagtigt det samme antal og typer atomer, er en væske. Forskellen skyldes molekylær form. Selvom begge forbindelser er ikke-polære, har n- pentanmolekyler en langstrakt form, der giver dem stærkere London-kræfter og en større evne til at skabe kontakt. Tilsvarende er det lettere for brom at danne en væske end det er for klor at gøre det, fordi brom, som det større molekyle, har stærkere London-kræfter end klor.