Hva er London-krefter i kjemi?

London-styrker, også kjent som London-spredningskrefter, er svake intermolekylære krefter som tiltrekker eller avviser atomer eller molekyler. De er oppkalt etter Fritz London, en tysk fysiker. Disse interaksjonene spiller inn når det dannes øyeblikkelige dipoler, noe som skjer når en separasjon av positiv og negativ ladning over et molekyl dannes av massebevegelsen til elektroner. Londons styrker forekommer i både ikke-polare og polare molekyler og kan påvirke en kjemisk forbindelses fysiske tilstand.

En dipol eksisterer når en del av molekylet har en netto positiv ladning og en annen del har en netto negativ ladning. Polare molekyler, for eksempel vann, har permanente dipoler på grunn av en iboende ujevnhet i elektronfordeling over deres strukturer. Umiddelbare eller midlertidige dipoler kan også dannes i ikke-polare molekyler. Denne typen dipol opprettes når elektronene samles, og skaper en netto negativ ladning i området med større elektrontetthet og etterlater det fraflyttede området med en nettopositiv ladning.

Kreftene som virker mellom molekyler med dipoler er samlet kjent som van der Waals krefter. Londons styrker er en type Van der Waals-styrke. Når molekyler med øyeblikkelige dipoler kommer nær hverandre, frastøter områder med lignende ladning hverandre og de med motsatt ladning tiltrekker hverandre. Den midlertidige dipolen til ett molekyl kan også forme elektronfordelingen av et annet molekyl til en indusert dipol gjennom elektrostatisk kraft.

Londons styrker er de eneste intermolekylære kreftene som virker mellom molekyler eller atomer som er ikke-polære. Klor, brom og karbondioksid er alle eksempler på molekyler hvis interaksjoner er formet av disse kreftene. I polare molekyler kan krefter i London virke i tillegg til de andre van der Waals-styrkene, men deres samlede effekt er minimal.

Styrken til London-kreftene mellom molekyler bestemmes av formen og antall elektroner i hvert molekyl. De med langstrakte former kan oppleve en større separasjon av ladning og skape sterkere London-styrker. Større molekyler med flere elektroner har også en tendens til å ha sterkere krefter i London enn mindre, siden det større antall elektroner gir større potensialforskjell i ladning over molekylet.

Kjemikaliens fysiske egenskaper kan påvirkes dypt av styrken til spredningskreftene. For eksempel eksisterer neopentan som en gass ved romtemperatur, mens n- pentan, et annet kjemisk stoff som inneholder nøyaktig samme antall og typer atomer, er en væske. Forskjellen skyldes molekylær form. Selv om begge forbindelsene er ikke-polare, har n- pentanmolekyler en langstrakt form som gir dem sterkere London-krefter og en større evne til å komme i kontakt. Tilsvarende er det lettere for brom å danne en væske enn for klor å gjøre det, fordi brom, som det større molekylet, har sterkere krefter i London enn klor.