Londono dispersijos jėgos, pavadintos vokiečių amerikiečių fiziko Fritzo Londono vardu, yra viena iš trijų Van der Waalso tarpmolekulinių jėgų, laikančių molekules kartu. Jie yra silpniausi tarp tarpmolekulinių jėgų, tačiau stiprėja didėjant jėgų šaltinio atomų dydžiui. Nors kitos Van der Waalso jėgos priklauso nuo elektrostatinės traukos, susijusios su poliškai įkrautomis molekulėmis, Londono dispersijos jėgos yra net medžiagose, sudarytose iš neutralių molekulių.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Londono dispersijos jėgos yra tarpmolekulinės traukos jėgos, laikančios molekules kartu. Jie yra viena iš trijų Van der Waalso jėgų, tačiau yra vienintelė jėga, esanti medžiagose, neturinčiose polinių dipolių molekulių. Jie yra silpniausi tarp tarpmolekulinių jėgų, tačiau tampa stipresni, nes a molekulė padidėja, ir jie atlieka fizinių medžiagų, turinčių sunkiųjų, fizinių savybių vaidmenį atomai.
Van der Waalso pajėgos
Trys tarpmolekulinės jėgos, kurias pirmą kartą aprašė olandų fizikas Johannesas Diderikas Van der Waalsas, yra dipolio-dipolio jėgos, dipolio sukeltos dipolio jėgos ir Londono dispersijos jėgos. Dipolio-dipolio jėgos, į molekulę įtraukiančios vandenilio atomą, yra išskirtinai stiprios, o susidariusios jungtys vadinamos vandenilio jungtimis. Van der Waalso jėgos padeda suteikti medžiagoms jų fizines savybes, įtakodamos, kaip medžiagos molekulės sąveikauja ir kaip stipriai jos laikosi kartu.
Tarpmolekulinės jungtys, susijusios su dipolio jėgomis, visos yra pagrįstos elektrostatine trauka tarp įkrautų molekulių. Dipolio molekulės turi teigiamą ir neigiamą krūvį priešinguose molekulės galuose. Teigiamas vienos molekulės galas gali pritraukti neigiamą kitos molekulės galą, kad susidarytų dipolio ir dipolio ryšys.
Kai medžiagoje be dipolio molekulių yra ir neutralių molekulių, dipolio molekulių krūviai sukelia neutralių molekulių krūvį. Pvz., Jei neigiamai įkrautas dipolio molekulės galas artimas neutraliai molekulei, neigiamas krūvis atstumia elektronus, priversdamas juos susikaupti tolimoje neutraliosios pusės pusėje molekulė. Dėl to neutralios molekulės pusė, esanti arti dipolio, sukuria teigiamą krūvį ir traukia dipolį. Atsiradusios jungtys vadinamos dipolio sukeltomis dipolio jungtimis.
Londono dispersijos jėgoms nereikia, kad poliarinė dipolio molekulė būtų ir veiktų visose medžiagose, tačiau jos paprastai yra nepaprastai silpnos. Jėga stipresnė didesniems ir sunkesniems atomams, turintiems daug elektronų, nei mažiems, ir tai gali prisidėti prie medžiagos fizinių savybių.
Londono dispersijos pajėgų duomenys
Londono dispersijos jėga apibrėžiama kaip silpna patraukli jėga dėl laikino dipolių susidarymo dviejose gretimose neutraliose molekulėse. Atsiradusios tarpmolekulinės jungtys taip pat yra laikinos, tačiau jos formuojasi ir išnyksta nuolat, o tai sukelia bendrą jungimosi efektą.
Laikini dipoliai susidaro, kai neutralios molekulės elektronai atsitiktinai susirenka vienoje molekulės pusėje. Dabar molekulė yra laikinas dipolis ir gali arba sukelti kitą laikiną dipolį gretimoje molekulėje, arba pritraukti kitą molekulę, kuri pati suformavo laikiną dipolį.
Kai molekulės yra didelės ir turi daug elektronų, padidėja tikimybė, kad elektronai susiformuos netolygiai. Elektronai yra toliau nuo branduolio ir yra laisvai laikomi. Jie labiau linkę laikinai susikaupti vienoje molekulės pusėje, o kai susidaro laikinas dipolis, gretimų molekulių elektronai greičiausiai formuoja sukeltą dipolį.
Medžiagose, kuriose yra dipolio molekulių, dominuoja kitos Van der Waalso jėgos, tačiau pagamintoms medžiagoms visiškai neutralių molekulių, Londono dispersijos jėgos yra vienintelės aktyvios tarpmolekulinės jėgos. Medžiagų, sudarytų iš neutralių molekulių, pavyzdžiai yra tauriosios dujos, tokios kaip neonas, argonas ir ksenonas. Londono dispersijos jėgos yra atsakingos už dujų kondensavimąsi į skysčius, nes jokios kitos jėgos nelaiko dujų molekulių kartu. Lengviausių tauriųjų dujų, tokių kaip helis ir neonas, virimo temperatūra yra ypač žema, nes Londono dispersijos jėgos yra silpnos. Didelių, sunkių atomų, tokių kaip ksenonas, virimo temperatūra yra aukštesnė, nes Londono dispersinės jėgos yra stipresni dideliems atomams, ir jie traukia atomus, kad susidarytų skystis aukštesniame temperatūra. Nors Londono dispersijos jėgos paprastai yra palyginti silpnos, jos gali pakeisti fizinį tokių medžiagų elgesį.