W chemii, jakie są siły londyńskie?
Siły londyńskie, znane również jako londyńskie siły dyspersyjne, są słabymi siłami międzycząsteczkowymi, które przyciągają lub odpychają atomy lub cząsteczki. Nazwano je imieniem Fritz London, niemiecki fizyk. Te interakcje wchodzą w grę, gdy powstają natychmiastowe dipole, co ma miejsce, gdy separacja ładunku dodatniego i ujemnego w cząsteczce powstaje w wyniku masowego ruchu elektronów. Siły londyńskie występują zarówno w cząsteczkach niepolarnych, jak i polarnych i mogą wpływać na stan fizyczny związku chemicznego.
Dipol istnieje, gdy część cząsteczki ma ładunek dodatni netto, a inna część ma ładunek ujemny netto. Cząsteczki polarne, takie jak woda, mają trwałe dipole z powodu naturalnej nierówności w rozkładzie elektronów w ich strukturach. Chwilowe lub tymczasowe dipole mogą również tworzyć się w niepolarnych cząsteczkach. Ten rodzaj dipola powstaje, gdy gromadzą się elektrony, tworząc ujemny ładunek netto w obszarze o większej gęstości elektronowej i pozostawiając opuszczony obszar z dodatnim ładunkiem netto.
Siły działające między cząsteczkami z dipolami są wspólnie znane jako siły van der Waalsa. Siły londyńskie są rodzajem sił Van der Waalsa. Kiedy cząsteczki z natychmiastowymi dipolami zbliżają się do siebie, obszary podobnego ładunku odpychają się nawzajem, a obszary przeciwnego ładunku przyciągają się wzajemnie. Tymczasowy dipol jednej cząsteczki może również kształtować rozkład elektronów innej cząsteczki w indukowanym dipolu przez siłę elektrostatyczną.
Siły londyńskie są jedynymi siłami międzycząsteczkowymi działającymi między cząsteczkami lub atomami, które są niepolarne. Chlor, brom i dwutlenek węgla są przykładami cząsteczek, których interakcje są kształtowane przez te siły. W cząsteczkach polarnych siły londyńskie mogą działać oprócz innych sił van der Waalsa, ale ich ogólny efekt jest minimalny.
Siła sił londyńskich między cząsteczkami zależy od kształtu i liczby elektronów w każdej cząsteczce. Osoby o wydłużonych kształtach mogą doświadczyć większego rozdzielenia ładunku, tworząc silniejsze siły londyńskie. Większe cząsteczki z większą liczbą elektronów również mają zwykle silniejsze siły londyńskie niż mniejsze, ponieważ większa liczba elektronów pozwala na większą różnicę potencjałów w ładunku w cząsteczce.
Na siłę fizyczną chemikaliów może wpływać siła sił dyspersyjnych. Na przykład neopentan występuje jako gaz w temperaturze pokojowej, podczas gdy n- pentan, inny związek chemiczny zawierający dokładnie taką samą liczbę i rodzaje atomów, jest cieczą. Różnica wynika z kształtu molekularnego. Chociaż oba związki są niepolarne, cząsteczki n- pentanu mają wydłużony kształt, który daje im silniejsze siły londyńskie i większą zdolność do nawiązania kontaktu. Podobnie bromowi łatwiej jest wytworzyć ciecz, niż chlorowi, ponieważ brom, jako większa cząsteczka, ma silniejsze siły londyńskie niż chlor.