Τι είναι οι δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου;

Οι δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου, που πήραν το όνομά τους από τον Γερμανοαμερικανό φυσικό Fritz London, είναι μία από τις τρεις διαμοριακές δυνάμεις Van der Waals που συγκρατούν μόρια. Είναι οι πιο αδύναμες από τις διαμοριακές δυνάμεις αλλά ενισχύονται καθώς τα άτομα στην πηγή των δυνάμεων αυξάνονται σε μέγεθος. Ενώ οι άλλες δυνάμεις Van der Waals εξαρτώνται από την ηλεκτροστατική έλξη που περιλαμβάνει πολικά φορτισμένα μόρια, οι δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου υπάρχουν ακόμη και σε υλικά που αποτελούνται από ουδέτερα μόρια.

TL; DR (Πάρα πολύ; Δεν διαβάστηκε)

Οι δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου είναι διαμοριακές δυνάμεις έλξης που συγκρατούν μόρια. Είναι μία από τις τρεις δυνάμεις Van der Waals, αλλά είναι η μόνη δύναμη που υπάρχει σε υλικά που δεν έχουν μόρια πολικών διπόλων. Είναι οι πιο αδύναμες από τις διαμοριακές δυνάμεις, αλλά γίνονται ισχυρότερες ως το μέγεθος των ατόμων στο α το μόριο αυξάνεται και παίζουν ρόλο στα φυσικά χαρακτηριστικά των υλικών με βαριά άτομα.

Οι τρεις διαμοριακές δυνάμεις που περιέγραψαν για πρώτη φορά ο Ολλανδός φυσικός Johannes Diderik Van der Waals είναι δυνάμεις διπόλου-διπολίου, δυνάμεις διπόλου που προκαλούνται από δίπολα και δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου. Οι δυνάμεις διπόλων-διπόλων που περιλαμβάνουν άτομο υδρογόνου στο μόριο είναι εξαιρετικά ισχυρές και οι προκύπτοντες δεσμοί ονομάζονται δεσμοί υδρογόνου. Οι δυνάμεις Van der Waals βοηθούν να δώσουν στα υλικά τα φυσικά χαρακτηριστικά τους επηρεάζοντας τον τρόπο με τον οποίο αλληλεπιδρούν τα μόρια ενός υλικού και πόσο έντονα συγκρατούνται.

Οι διαμοριακοί δεσμοί που περιλαμβάνουν διπολικές δυνάμεις βασίζονται σε ηλεκτροστατική έλξη μεταξύ φορτισμένων μορίων. Τα μόρια διπόλης έχουν θετικό και αρνητικό φορτίο στα αντίθετα άκρα του μορίου. Το θετικό άκρο ενός μορίου μπορεί να προσελκύσει το αρνητικό άκρο ενός άλλου μορίου για να σχηματίσει έναν διπολικό-διπολικό δεσμό.

Όταν υπάρχουν ουδέτερα μόρια στο υλικό εκτός των διπολικών μορίων, τα φορτία των διπολικών μορίων προκαλούν ένα φορτίο στα ουδέτερα μόρια. Για παράδειγμα, εάν το αρνητικά φορτισμένο άκρο ενός διπολικού μορίου πλησιάζει ένα ουδέτερο μόριο, Το αρνητικό φορτίο απωθεί τα ηλεκτρόνια, αναγκάζοντάς τα να συγκεντρωθούν στην άκρη του ουδέτερου μόριο. Ως αποτέλεσμα, η πλευρά του ουδέτερου μορίου κοντά στο δίπολο αναπτύσσει ένα θετικό φορτίο και προσελκύεται από το δίπολο. Οι προκύπτοντες δεσμοί ονομάζονται διπολικοί δεσμοί που προκαλούνται από δίπολα.

Οι δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου δεν απαιτούν να υπάρχει και να ενεργεί ένα μόριο πολικού διπόλου σε όλα τα υλικά, αλλά συνήθως είναι εξαιρετικά αδύναμα. Η δύναμη είναι ισχυρότερη για μεγαλύτερα και βαρύτερα άτομα με πολλά ηλεκτρόνια από ό, τι για μικρά άτομα, και μπορεί να συμβάλει στα φυσικά χαρακτηριστικά του υλικού.

Η δύναμη διασποράς του Λονδίνου ορίζεται ως μια ασθενής ελκυστική δύναμη λόγω του προσωρινού σχηματισμού διπόλων σε δύο παρακείμενα ουδέτερα μόρια. Οι προκύπτοντες διαμοριακοί δεσμοί είναι επίσης προσωρινοί, αλλά σχηματίζονται και εξαφανίζονται συνεχώς, με αποτέλεσμα ένα συνολικό αποτέλεσμα συγκόλλησης.

Τα προσωρινά δίπολα σχηματίζονται όταν τα ηλεκτρόνια ενός ουδέτερου μορίου συγκεντρώνονται τυχαία στη μία πλευρά του μορίου. Το μόριο είναι τώρα ένα προσωρινό δίπολο και μπορεί είτε να προκαλέσει ένα άλλο προσωρινό δίπολο σε ένα παρακείμενο μόριο είτε να προσελκύσει ένα άλλο μόριο που έχει σχηματίσει ένα προσωρινό δίπολο από μόνο του.

Όταν τα μόρια είναι μεγάλα με πολλά ηλεκτρόνια, αυξάνεται η πιθανότητα τα ηλεκτρόνια να σχηματίσουν μια άνιση κατανομή. Τα ηλεκτρόνια είναι μακρύτερα από τον πυρήνα και συγκρατούνται χαλαρά. Είναι πιθανότερο να συγκεντρωθούν προσωρινά στη μία πλευρά του μορίου και όταν σχηματίζεται ένα προσωρινό δίπολο, τα ηλεκτρόνια των γειτονικών μορίων είναι πιο πιθανό να σχηματίσουν ένα επαγόμενο δίπολο.

Σε υλικά με διπολικά μόρια, κυριαρχούν οι άλλες δυνάμεις Van der Waals, αλλά για υλικά κατασκευασμένα εντελώς από ουδέτερα μόρια, οι δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου είναι οι μόνες ενεργές διαμοριακές δυνάμεις. Παραδείγματα υλικών που αποτελούνται από ουδέτερα μόρια περιλαμβάνουν τα ευγενή αέρια όπως το νέον, το αργό και το ξένον. Οι δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου είναι υπεύθυνες για τα αέρια που συμπυκνώνονται σε υγρά, επειδή καμία άλλη δύναμη δεν συγκρατεί τα μόρια αερίου μαζί. Τα ελαφρύτερα ευγενή αέρια, όπως το ήλιο και το νέον, έχουν εξαιρετικά χαμηλά σημεία βρασμού επειδή οι δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου είναι αδύναμες. Μεγάλα, βαριά άτομα όπως το ξένον έχουν υψηλότερο σημείο βρασμού επειδή οι δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου είναι ισχυρότερα για μεγάλα άτομα, και τραβούν τα άτομα μαζί για να σχηματίσουν ένα υγρό σε υψηλότερο θερμοκρασία. Αν και συνήθως είναι σχετικά αδύναμες, οι δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου μπορούν να κάνουν τη διαφορά στη φυσική συμπεριφορά τέτοιων υλικών.