Τι διαμοριακές δυνάμεις μπορεί να έχει ένα άτομο νέον;

Οι διαμοριακές δυνάμεις είναι έλξη μεταξύ ατόμων ή μορίων. Η ισχύς αυτών των αξιοθέατων καθορίζει τις φυσικές ιδιότητες της ουσίας σε μια δεδομένη θερμοκρασία. Όσο ισχυρότερες είναι οι διαμοριακές δυνάμεις, τόσο πιο σφιχτά θα συγκρατούνται τα σωματίδια, έτσι οι ουσίες με ισχυρές διαμοριακές δυνάμεις τείνουν να έχουν υψηλότερες θερμοκρασίες τήξης και βρασμού. Το νέον είναι αέριο σε θερμοκρασία δωματίου και έχει πολύ χαμηλή θερμοκρασία βρασμού -246 βαθμούς Κελσίου - μόλις 27 Κέλβιν.

Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι διαμοριακής δύναμης που υπάρχουν μεταξύ οντοτήτων σε διαφορετικά χημικά. Ο ισχυρότερος τύπος διαμοριακής δύναμης είναι ο δεσμός υδρογόνου. Οι χημικές ουσίες που εμφανίζουν δέσμευση υδρογόνου τείνουν να έχουν πολύ υψηλότερα σημεία τήξης και βρασμού από ό, τι παρόμοιες χημικές ουσίες που δεν συμμετέχουν στη σύνδεση υδρογόνου. Τα αξιοθέατα διπόλου-διπόλου είναι ασθενέστερα από τους δεσμούς υδρογόνου, αλλά ισχυρότερα από τον τρίτο τύπο διαμοριακής δύναμης: δυνάμεις διασποράς.

Οι δεσμοί υδρογόνου συμβαίνουν όταν ένα άτομο υδρογόνου συνδέεται ομοιοπολικά με ένα ηλεκτροαρνητικό άτομο, όπως οξυγόνο, άζωτο ή φθόριο, αλληλεπιδρά με ένα άλλο ηλεκτροαρνητικό άτομο σε ένα γειτονικό μόριο. Η ισχύς των δεσμών υδρογόνου είναι υψηλή, περίπου στο 10% της ισχύος ενός κανονικού ομοιοπολικού δεσμού. Ωστόσο, το νέον είναι ένα στοιχείο και δεν περιέχει άτομα υδρογόνου, επομένως η σύνδεση υδρογόνου δεν μπορεί να λάβει χώρα στο νέον.

Τα αξιοθέατα διπόλου-διπολίου εμφανίζονται σε μόρια που εμφανίζουν μόνιμα δίπολα. Ένα μόνιμο δίπολο προκύπτει όταν τα ηλεκτρόνια σε ένα μόριο κατανέμονται άνισα έτσι ώστε ένα μέρος του το μόριο έχει μόνιμο μερικό αρνητικό φορτίο και ένα άλλο μέρος έχει μόνιμο μερικό θετικό χρέωση. Ουσίες στις οποίες τα σωματίδια έχουν μόνιμα δίπολα έχουν διαμοριακές δυνάμεις ελαφρώς υψηλότερες από τις ουσίες χωρίς. Τα σωματίδια νέον είναι μεμονωμένα άτομα, επομένως δεν έχουν μόνιμο δίπολο. έτσι αυτός ο τύπος διαμοριακής δύναμης δεν υπάρχει στο νέον.

Όλες οι ουσίες, συμπεριλαμβανομένου του νέου, εμφανίζουν δυνάμεις διασποράς. Είναι ο πιο αδύναμος τύπος διαμοριακής δύναμης, καθώς είναι μόνο παροδικοί, αλλά ακόμη και το συνολικό τους αποτέλεσμα είναι αρκετό για να σχηματίσει μια σημαντική έλξη μεταξύ των σωματιδίων. Οι δυνάμεις διασποράς συμβαίνουν λόγω της τυχαίας κίνησης των ηλεκτρονίων μέσα στο άτομο. Ανά πάσα στιγμή, είναι πιθανό ότι θα υπάρχουν περισσότερα ηλεκτρόνια στη μία πλευρά του ατόμου από την άλλη, η οποία αναφέρεται ως προσωρινό δίπολο. Όταν ένα άτομο βιώνει ένα προσωρινό δίπολο, μπορεί να έχει επίδραση στα γειτονικά άτομα. Για παράδειγμα, εάν η πιο αρνητική πλευρά του ατόμου πλησίαζε ένα δεύτερο άτομο, θα απωθούσε τα ηλεκτρόνια, προκαλώντας ένα άλλο προσωρινό δίπολο στο κοντινό άτομο. Τα δύο άτομα θα βιώσουν τότε μια παροδική έλξη ηλεκτροστατικής.

Η ισχύς των δυνάμεων διασποράς εξαρτάται από τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο σωματίδιο, καθώς εάν υπάρχουν περισσότερα ηλεκτρόνια, υπάρχει πιθανότητα οποιοδήποτε προσωρινό δίπολο να είναι πολύ πιο σημαντικό. Το νέον είναι ένα σχετικά μικρό άτομο με μόνο 10 ηλεκτρόνια, έτσι οι δυνάμεις διασποράς του είναι μόνο αδύναμες. Ωστόσο, οι δυνάμεις διασποράς του νέου είναι επαρκείς για να διευκολύνουν τη θερμοκρασία βρασμού 23 βαθμούς υψηλότερη από το ήλιο, το οποίο έχει μόνο δύο ηλεκτρόνια. Κατά συνέπεια απαιτείται πολύ περισσότερη ενέργεια για να ξεπεραστούν οι δυνάμεις διασποράς επαρκώς ώστε τα άτομα να διαχωριστούν και να γίνουν αέρια.