Las fuerzas de dispersión de Londres, que llevan el nombre del físico germano-estadounidense Fritz London, son una de las tres fuerzas intermoleculares de Van der Waals que mantienen unidas las moléculas. Son las fuerzas intermoleculares más débiles, pero se fortalecen a medida que los átomos en la fuente de las fuerzas aumentan de tamaño. Mientras que las otras fuerzas de Van der Waals dependen de la atracción electrostática que involucra moléculas con carga polar, las fuerzas de dispersión de London están presentes incluso en materiales compuestos por moléculas neutras.
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Las fuerzas de dispersión de Londres son fuerzas de atracción intermoleculares que mantienen unidas las moléculas. Son una de las tres fuerzas de Van der Waals, pero son la única fuerza presente en materiales que no tienen moléculas de dipolos polares. Son las fuerzas intermoleculares más débiles, pero se vuelven más fuertes a medida que el tamaño de los átomos en un molécula aumenta, y juegan un papel en las características físicas de los materiales con pesados átomos.
Las fuerzas de van der Waals
Las tres fuerzas intermoleculares descritas por primera vez por el físico holandés Johannes Diderik Van der Waals son las fuerzas dipolo-dipolo, las fuerzas dipolo inducidas por dipolo y las fuerzas de dispersión de London. Las fuerzas dipolo-dipolo que involucran a un átomo de hidrógeno en la molécula son excepcionalmente fuertes y los enlaces resultantes se denominan enlaces de hidrógeno. Las fuerzas de Van der Waals ayudan a dar a los materiales sus características físicas al influir en cómo interactúan las moléculas de un material y con qué fuerza se mantienen unidas.
Los enlaces intermoleculares que involucran fuerzas dipolares se basan todos en la atracción electrostática entre moléculas cargadas. Las moléculas dipolo tienen una carga positiva y una negativa en los extremos opuestos de la molécula. El extremo positivo de una molécula puede atraer el extremo negativo de otra molécula para formar un enlace dipolo-dipolo.
Cuando hay moléculas neutras en el material además de moléculas dipolo, las cargas de las moléculas dipolo inducen una carga en las moléculas neutras. Por ejemplo, si el extremo cargado negativamente de una molécula de dipolo se acerca a una molécula neutra, la carga negativa repele los electrones, lo que los obliga a reunirse en el lado más alejado del neutro molécula. Como resultado, el lado de la molécula neutra cerca del dipolo desarrolla una carga positiva y es atraído por el dipolo. Los enlaces resultantes se denominan enlaces dipolo inducidos por dipolos.
Las fuerzas de dispersión de London no requieren que una molécula de dipolo polar esté presente y actúe en todos los materiales, pero por lo general son extremadamente débiles. La fuerza es más fuerte para átomos más grandes y pesados con muchos electrones que para átomos pequeños, y puede contribuir a las características físicas del material.
Detalles de la fuerza de dispersión de Londres
La fuerza de dispersión de London se define como una fuerza de atracción débil debido a la formación temporal de dipolos en dos moléculas neutras adyacentes. Los enlaces intermoleculares resultantes también son temporales, pero se forman y desaparecen continuamente, lo que da como resultado un efecto de enlace global.
Los dipolos temporales se forman cuando los electrones de una molécula neutra se juntan por casualidad en un lado de la molécula. La molécula es ahora un dipolo temporal y puede inducir otro dipolo temporal en una molécula adyacente o ser atraída por otra molécula que ha formado un dipolo temporal por sí sola.
Cuando las moléculas son grandes con muchos electrones, aumenta la probabilidad de que los electrones formen una distribución desigual. Los electrones están más lejos del núcleo y se mantienen sueltos. Es más probable que se acumulen en un lado de la molécula temporalmente, y cuando se forma un dipolo temporal, es más probable que los electrones de las moléculas adyacentes formen un dipolo inducido.
En materiales con moléculas dipolo, las otras fuerzas de Van der Waals dominan, pero para los materiales fabricados completamente de moléculas neutrales, las fuerzas de dispersión de Londres son las únicas intermoleculares activas efectivo. Ejemplos de materiales compuestos por moléculas neutras incluyen los gases nobles como el neón, el argón y el xenón. Las fuerzas de dispersión de London son responsables de la condensación de los gases en líquidos porque ninguna otra fuerza mantiene unidas las moléculas de gas. Los gases nobles más ligeros, como el helio y el neón, tienen puntos de ebullición extremadamente bajos porque las fuerzas de dispersión de Londres son débiles. Los átomos grandes y pesados, como el xenón, tienen un punto de ebullición más alto porque las fuerzas dispersivas de Londres son más fuertes para los átomos grandes, y juntan los átomos para formar un líquido en una mayor temperatura. Aunque por lo general son comparativamente débiles, las fuerzas de dispersión de Londres pueden marcar una diferencia en el comportamiento físico de dichos materiales.