In chimica, quali sono le forze di Londra?
Le forze di Londra, note anche come forze di dispersione di Londra, sono forze intermolecolari deboli che attraggono o respingono atomi o molecole. Prendono il nome da Fritz London, un fisico tedesco. Queste interazioni entrano in gioco quando si formano dipoli istantanei, che si verificano quando viene creata una separazione di carica positiva e negativa attraverso una molecola dal movimento di massa degli elettroni. Le forze di Londra si verificano sia in molecole polari che polari e possono influenzare lo stato fisico di un composto chimico.
Esiste un dipolo quando parte della molecola ha una carica netta positiva e un'altra parte ha una carica netta negativa. Le molecole polari, come l'acqua, hanno dipoli permanenti a causa di una disparità intrinseca nella distribuzione degli elettroni attraverso le loro strutture. Dipoli istantanei o temporanei possono anche formarsi in molecole non polari. Questo tipo di dipolo viene creato quando gli elettroni si riuniscono, creando una carica negativa netta nell'area di maggiore densità di elettroni e lasciando l'area libera con una carica netta positiva.
Le forze che agiscono tra molecole con dipoli sono collettivamente conosciute come forze di van der Waals. Le forze di Londra sono un tipo di forza di Van der Waals. Quando le molecole con dipoli istantanei si avvicinano l'una all'altra, le aree di carica simile si respingono e quelle di carica opposta si attraggono. Il dipolo temporaneo di una molecola può anche modellare la distribuzione elettronica di un'altra molecola in un dipolo indotto attraverso la forza elettrostatica.
Le forze di Londra sono le uniche forze intermolecolari che agiscono tra molecole o atomi non polari. Il cloro, il bromo e l'anidride carbonica sono tutti esempi di molecole le cui interazioni sono modellate da queste forze. Nelle molecole polari, le forze di Londra possono agire in aggiunta alle altre forze di van der Waals, ma il loro effetto complessivo è minimo.
La forza delle forze di Londra tra le molecole è determinata dalla forma e dal numero di elettroni in ciascuna molecola. Quelli con forme allungate possono sperimentare una maggiore separazione della carica, creando forze londinesi più forti. Le molecole più grandi con più elettroni tendono anche ad avere forze di Londra più forti di quelle più piccole, poiché il maggior numero di elettroni consente una maggiore differenza potenziale di carica in tutta la molecola.
Le caratteristiche fisiche delle sostanze chimiche possono essere profondamente influenzate dalla forza delle forze di dispersione. Ad esempio, il neopentano esiste come gas a temperatura ambiente, mentre n- pentano, un'altra sostanza chimica che contiene esattamente lo stesso numero e tipo di atomi, è un liquido. La differenza è dovuta alla forma molecolare. Sebbene entrambi i composti siano non polari, le molecole di n- pentano hanno una forma allungata che conferisce loro forze di Londra più forti e una maggiore capacità di stabilire un contatto. Allo stesso modo, è più facile per il bromo formare un liquido piuttosto che per il cloro, poiché il bromo, in quanto molecola più grande, ha forze londinesi più forti del cloro.