Was verursacht Dispersionskräfte?

Stellen Sie sich ein Becherglas vor, das mit Molekülen in flüssigem Zustand gefüllt ist. Es mag von außen ruhig aussehen, aber wenn Sie die winzigen Elektronen sehen könnten, die sich im Becher bewegen, wären Dispersionskräfte offensichtlich. Auch London-Dispersionskräfte genannt, nach Fritz London, sind sie elektrostatische Anziehungskräfte zwischen den Elektronen. Jedes Molekül weist einen gewissen Grad dieser Kräfte auf.

TL; DR (zu lang; nicht gelesen)

Die Anziehung zwischen benachbarten Molekülen verursacht Dispersionskräfte. Die Elektronenwolke eines Moleküls wird vom Kern eines anderen Moleküls angezogen, sodass sich die Elektronenverteilung ändert und ein temporärer Dipol entsteht.

Die Anziehung zwischen Molekülen fällt unter die Kategorie der Van-der-Waals-Kräfte. Die zwei Arten von Van-der-Waals-Kräften sind Dispersionskräfte und Dipol-Dipol-Kräfte. Die Dispersionskräfte sind schwach, während die Dipol-Dipol-Kräfte stärker sind.

Die Elektronen, die Moleküle umkreisen, können sich bewegen und haben im Laufe der Zeit unterschiedliche Ladungsverteilungen. Ein Ende des Moleküls kann positiv sein, während das andere Ende negativ sein kann. Ein temporärer Dipol liegt vor, wenn zwei entgegengesetzte Ladungen nahe beieinander liegen. Wenn ein Molekül mit einem anderen in Kontakt kommt, kann es von diesem angezogen werden. Die Elektronen des ersten Moleküls können eine Anziehungskraft in Richtung der positiven Ladung des zweiten Moleküls spüren, so dass Dispersionskräfte wirken. Die Anziehungskraft ist jedoch schwach.

Betrachtet man Stoffe wie Brom (Br₂) oder Dichlor (Cl₂) zeigt Dispersionskräfte. Ein weiteres gängiges Beispiel ist Methan (CH₄). Die einzigen Kräfte im Methan sind Dispersionskräfte, da es keine permanenten Dipole gibt. Dispersionskräfte helfen unpolaren Molekülen, sich in Flüssigkeiten oder Feststoffe zu verwandeln, weil sie Partikel anziehen.

Wenn polare Moleküle zusammenkommen, treten Dipol-Dipol-Kräfte auf. Ähnlich wie Dispersionskräfte ziehen sich Gegensätze wieder an. Zwei Moleküle ziehen sich gegenseitig an, weil sie permanente Dipole haben. Zwischen diesen Dipolen treten elektrostatische Wechselwirkungen auf. Die Moleküle können sich so ausrichten, dass die positiven Enden von den negativen angezogen werden. Dipol-Dipol-Kräfte sind stärker als Dispersionskräfte.

Die Hauptmethode zur Bestimmung der Dipol-Dipol-Kräfte besteht darin, die Moleküle zu betrachten und die Polarität zu überprüfen. Sie können den Elektronegativitätsunterschied zwischen den Atomen untersuchen, um zu sehen, ob sie polar sind. Die Elektronegativität zeigt die Fähigkeit von Atomen, Elektronen anzuziehen. Wenn dieser Unterschied auf der Elektronegativitätsskala zwischen 0,4 und 1,7 liegt, besteht im Allgemeinen eine Polarität und eine starke Wahrscheinlichkeit für Dipol-Dipol-Kräfte.