Wat zijn Londense krachten in de scheikunde?

Londense troepen, ook bekend als Londense dispersiekrachten, zijn zwakke intermoleculaire krachten die atomen of moleculen aantrekken of afstoten. Ze zijn vernoemd naar Fritz London, een Duitse natuurkundige. Deze interacties spelen een rol wanneer instantane dipolen worden gevormd, wat gebeurt wanneer een scheiding van positieve en negatieve lading over een molecuul wordt gecreëerd door de massabeweging van elektronen. Londense troepen komen voor in zowel niet-polaire als polaire moleculen en kunnen de fysieke toestand van een chemische verbinding beïnvloeden.

Een dipool bestaat wanneer een deel van het molecuul een netto positieve lading heeft en een ander deel een netto negatieve lading. Polaire moleculen, zoals water, hebben permanente dipolen vanwege een inherente ongelijkheid in elektronenverdeling over hun structuren. Onmiddellijke of tijdelijke dipolen kunnen zich ook vormen in niet-polaire moleculen. Dit type dipool ontstaat wanneer elektronen samenkomen, waardoor een netto negatieve lading ontstaat in het gebied met een grotere elektronendichtheid en het verlaten gebied met een netto positieve lading achterblijft.

De krachten die tussen moleculen met dipolen werken, worden gezamenlijk van der Waals-krachten genoemd. Londense troepen zijn een soort Van der Waals-troepen. Wanneer moleculen met momentane dipolen dicht bij elkaar komen, stoten gebieden met dezelfde lading elkaar af en die met tegengestelde lading trekken elkaar aan. De tijdelijke dipool van een molecuul kan ook de elektronenverdeling van een ander molecuul in een geïnduceerde dipool door elektrostatische kracht vormen.

Londense troepen zijn de enige intermoleculaire krachten die werken tussen moleculen of niet-polaire atomen. Chloor, broom en kooldioxide zijn allemaal voorbeelden van moleculen waarvan de interacties door deze krachten worden gevormd. In polaire moleculen kunnen Londense troepen naast de andere van der Waals-troepen werken, maar hun algehele effect is minimaal.

De sterkte van Londense krachten tussen moleculen wordt bepaald door de vorm en het aantal elektronen in elke molecule. Degenen met langwerpige vormen kunnen een grotere scheiding van lading ervaren, waardoor sterkere Londense troepen ontstaan. Grotere moleculen met meer elektronen hebben vaak ook sterkere Londense krachten dan kleinere, omdat het grotere aantal elektronen een groter potentiaalverschil in lading over het molecuul mogelijk maakt.

Fysieke eigenschappen van chemicaliën kunnen sterk worden beïnvloed door de sterkte van dispersiekrachten. Neopentaan bestaat bijvoorbeeld als een gas bij kamertemperatuur, terwijl n- pentaan, een andere chemische stof die exact hetzelfde aantal en soorten atomen bevat, een vloeistof is. Het verschil is te wijten aan de moleculaire vorm. Hoewel beide verbindingen niet-polair zijn, hebben n- pentaanmoleculen een langwerpige vorm die hen sterkere Londense krachten en een groter vermogen om contact te maken geeft. Evenzo is het gemakkelijker voor broom om een ​​vloeistof te vormen dan voor chloor, omdat broom, als het grotere molecuul, sterkere Londense krachten heeft dan chloor.