Welche intermolekularen Kräfte kann ein Neon-Atom haben?

Intermolekulare Kräfte sind Anziehungskräfte zwischen Atomen oder Molekülen. Die Stärke dieser Anziehungskräfte bestimmt die physikalischen Eigenschaften des Stoffes bei einer bestimmten Temperatur. Je stärker die intermolekularen Kräfte sind, desto fester werden die Partikel zusammengehalten, sodass Substanzen mit starken intermolekularen Kräften zu höheren Schmelz- und Siedetemperaturen neigen. Neon ist bei Raumtemperatur ein Gas und hat eine sehr niedrige Siedetemperatur von -246 Grad Celsius - nur 27 Kelvin.

Es gibt drei Haupttypen intermolekularer Kräfte, die zwischen Einheiten in verschiedenen Chemikalien existieren. Die stärkste Form der intermolekularen Kraft ist die Wasserstoffbrücke. Chemikalien, die Wasserstoffbrückenbindungen aufweisen, haben tendenziell viel höhere Schmelz- und Siedepunkte als ähnliche Chemikalien, die keine Wasserstoffbrückenbindungen aufweisen. Dipol-Dipol-Anziehungen sind schwächer als Wasserstoffbrücken, aber stärker als die dritte Art von intermolekularer Kraft: Dispersionskräfte.

Wasserstoffbrücken treten auf, wenn ein kovalent an ein elektronegatives Atom gebundenes Wasserstoffatom wie Sauerstoff, Stickstoff oder Fluor mit einem anderen elektronegativen Atom eines benachbarten Moleküls wechselwirkt. Die Stärke von Wasserstoffbrückenbindungen ist hoch und liegt bei etwa 10 % der Stärke einer normalen kovalenten Bindung. Neon ist jedoch ein Element und enthält keine Wasserstoffatome, daher können in Neon keine Wasserstoffbrückenbindungen stattfinden.

Dipol-Dipol-Anziehungen treten in Molekülen auf, die permanente Dipole aufweisen. Ein permanenter Dipol entsteht, wenn die Elektronen in einem Molekül so ungleichmäßig verteilt sind, dass ein Teil von das Molekül hat eine permanente partielle negative Ladung, und ein anderer Teil hat eine permanente partielle positive aufladen. Stoffe, bei denen die Teilchen permanente Dipole aufweisen, haben etwas höhere intermolekulare Kräfte als Stoffe ohne. Neonteilchen sind einzelne Atome, daher haben sie keinen permanenten Dipol; Daher ist diese Art von intermolekularer Kraft in Neon nicht vorhanden.

Alle Substanzen einschließlich Neon zeigen Dispersionskräfte. Sie sind die schwächste Art der intermolekularen Kraft, da sie nur vorübergehend sind, aber trotzdem reicht ihre Gesamtwirkung aus, um eine signifikante Anziehung zwischen Teilchen zu bilden. Dispersionskräfte treten aufgrund der zufälligen Bewegung von Elektronen innerhalb des Atoms auf. Zu jedem Zeitpunkt ist es wahrscheinlich, dass sich auf einer Seite des Atoms mehr Elektronen befinden als auf der anderen, was als temporärer Dipol bezeichnet wird. Wenn ein Atom einen temporären Dipol erfährt, kann dies Auswirkungen auf benachbarte Atome haben. Wenn beispielsweise die negativere Seite des Atoms in die Nähe eines zweiten Atoms käme, würde es die Elektronen abstoßen und einen weiteren temporären Dipol im nahegelegenen Atom induzieren. Die beiden Atome würden dann eine vorübergehende elektrostatische Anziehung erfahren.

Die Stärke der Dispersionskräfte hängt von der Anzahl der Elektronen im Teilchen ab, denn wenn mehr Elektronen vorhanden sind, besteht die Möglichkeit, dass ein temporärer Dipol viel signifikanter ist. Neon ist ein relativ kleines Atom mit nur 10 Elektronen, daher sind seine Dispersionskräfte nur schwach. Trotzdem reichen die Dispersionskräfte von Neon aus, um eine Siedetemperatur von 23 Grad höher als die von Helium, das nur zwei Elektronen hat, zu ermöglichen. Somit ist deutlich mehr Energie erforderlich, um die Dispersionskräfte ausreichend zu überwinden, damit sich die Atome trennen und gasförmig werden können.