Hva er intermolekylære krefter?

I kjemi beskriver intermolekylære krefter forskjellige elektrostatiske krefter som er tilstede mellom atomer og molekyler. Disse kreftene inkluderer ion-dipol-krefter, hydrogenbinding, dipol-dipol-krefter og London-spredningskrefter. Selv om disse kreftene generelt er mye svakere enn ioniske eller kovalente bindinger, kan de fortsatt ha stor innflytelse på de fysiske egenskapene til væsker, faste stoffer eller løsninger.

Alle intermolekylære krefter er elektrostatiske. Dette betyr at mekanismen til disse kreftene er avhengig av interaksjonen mellom ladde arter som ioner og elektroner. Faktorer relatert til elektrostatiske krefter, for eksempel elektronegativitet, dipolmomenter, ioneladninger og elektronpar, kan i stor grad påvirke typene intermolekylære krefter mellom to gitte kjemiske arter.

Ion-dipolkrefter er til stede mellom ioner og de delvise ladningene i endene av polare molekyler. Polare molekyler er dipoler og har en positiv ende og en negativ ende. Positivt ladede ioner tiltrekkes av den negative enden av en dipol og negativt ladede ioner tiltrekkes av den positive enden av en dipol. Styrken til denne typen intermolekylære attraksjoner øker med økende ionelading og økende dipolmomenter. Denne spesielle typen kraft er ofte funnet i ioniske stoffer oppløst i polare løsningsmidler.

For nøytrale molekyler og atomer inkluderer de intermolekylære kreftene som kan være til stede dipol-dipol-krefter, hydrogenbinding og London-spredningskrefter. Disse styrkene utgjør van der Waals-styrkene, som er oppkalt etter Johannes van der Waals. Generelt er de svakere enn ion-dipol-krefter.

Dipol-dipol-krefter oppstår når den positive enden av et polært molekyl nærmer seg den negative enden av et annet polært molekyl. Kraften i seg selv avhenger av molekylenes nærhet. Jo lenger borte molekylene er, jo svakere er dipol-dipol-kreftene. Styrkenes styrke kan også øke med økende polaritet.

Londons spredningskrefter kan oppstå mellom både ikke-polare og polare kjemiske arter. De blir navngitt til ære for oppdageren sin, Fritz London. Selve kraften oppstår på grunn av dannelsen av øyeblikkelige dipoler; disse kan forklares med bevegelse av elektroner i den kjemiske arten.

Umiddelbare dipoler blir til når elektroner rundt en kjemisk art blir tiltrukket av kjernen til en annen kjemisk art. Generelt er Londons spredningskrefter større for større molekyler, fordi større molekyler har flere elektroner. Store halogener og edle gasser har for eksempel høyere kokepunkt enn små halogener og edle gasser på grunn av dette.

Hydrogenbindinger oppstår mellom hydrogenatomer i en polær binding og udelte elektronpar på små elektronegative ioner eller atomer. Denne typen intermolekylær kraft blir ofte sett mellom hydrogenatomer og fluor, oksygen eller nitrogen. Hydrogenbindinger kan finnes i vann og er ansvarlige for vannets høye kokepunkt.

Intermolekylære krefter kan ha en dyp effekt på de fysiske egenskapene til en kjemisk art. Typisk er høye kokepunkter, smeltepunkter og viskositet assosiert med høye intermolekylære krefter. Selv om de er mye svakere enn kovalente og ioniske bindinger, er disse kreftene av intermolekylær tiltrekning fortsatt viktige for å beskrive kjemiske arters oppførsel.