Intermolekulare Kräfte in der Struktur von Propan

Intermolekulare Kräfte sind Kräfte zwischen Molekülen. Im Vergleich zu den Kräften, die ein Molekül zusammenhalten, sind sie meist relativ schwach, obwohl sie letztlich die Kräfte sind, die Moleküle in Flüssigkeiten und Festkörpern zusammenhalten. Die Festigkeit der intermolekularen Materialien in einem Stoff bestimmt physikalische Eigenschaften wie Siedepunkt und Schmelzpunkt. Es ist die Schwäche der intermolekularen Kräfte in Propan, die erklären hilft, warum es bei Raumtemperatur und atmosphärischem Druck ein Gas ist.

Propan hat die Summenformel C3H8: drei Kohlenstoffatome und 8 Wasserstoffatome. Die drei Kohlenstoffatome bilden eine einzelne Kette mit drei Wasserstoffatomen am Kohlenstoff an jedem Ende und zwei Wasserstoffatomen am mittleren Kohlenstoff. Die Atome an beiden Enden einer Einfachbindung können rotieren, sodass sich die Atome an beiden Enden beider Bindungen bei Raumtemperatur drehen. In der Gasphase fliegen die Moleküle desorganisiert herum.

Wir stellen uns Elektronen gerne als Teilchen vor, aber in Wirklichkeit verhalten sie sich in gewisser Weise wie Wellen und in anderer Weise wie Teilchen. Folglich können wir den Impuls und die Position eines Elektrons nie gleichzeitig kennen. Die Elektronen verteilen sich wie eine sich ständig bewegende Wolke um einen Kern. Obwohl die Elektronen im Durchschnitt gleichmäßig verteilt sind, kann es zu jedem Zeitpunkt zu einem Ungleichgewicht, mit einem Überschuss an negativer Ladung in einer Region und einer Verringerung der negativen Ladung in Ein weiterer. Das Molekül wird sehr kurz zu einem Dipol mit einer negativen Nettoladung in einem Bereich und einer positiven Nettoladung in einem anderen.

Gegensätzliche Gebühren ziehen sich an; wie Ladungen abstoßen. Wenn sich zwei Moleküle einander nähern, zieht ein momentaner Dipol in einem Molekül entgegengesetzte Ladungen im anderen Molekül an und erzeugt einen schwachen Dipol in seinem Nachbarn. Die beiden schwachen Dipole ziehen sich nun an. Obwohl sich der momentane Dipol des ersten Moleküls weiter ändert, wird der induzierte Dipol im zweiten Molekül nachziehen, so dass die schwache Anziehung zwischen den beiden Molekülen bestehen bleibt. Diese Art der intermolekularen Wechselwirkung wird als London-Dispersionskraft bezeichnet. Im Allgemeinen sind größere Moleküle leichter zu polarisieren, sodass sie stärkere Londoner Kräfte erfahren als kleinere Moleküle.

Londoner Kräfte sind die einzigen intermolekularen Kräfte, denen Propanmoleküle ausgesetzt sind. Propanmoleküle sind relativ klein, daher sind die Londoner Kräfte zwischen ihnen schwach – zu schwach, um sie bei Raumtemperatur in fester oder flüssiger Phase zusammenzuhalten. Um Propan zu einer Flüssigkeit zu machen, müssen Sie es abkühlen, wodurch sich die Moleküle langsamer bewegen; bei sehr kalten Temperaturen können selbst die schwachen London-Wechselwirkungen die Propanmoleküle zusammenhalten. Das Komprimieren von Propan wird es daher in eine Flüssigkeit verwandeln.