Mitä molekyylienvälisiä voimia neonatomilla voi olla?

Molekyylien väliset voimat ovat vetovoimaa atomien tai molekyylien välillä. Näiden vetovoimien vahvuus määrää aineen fysikaaliset ominaisuudet tietyssä lämpötilassa. Mitä vahvempia molekyylien väliset voimat ovat, sitä tiukemmin hiukkaset pidetään yhdessä, joten aineilla, joilla on voimakkaat molekyylien väliset voimat, on yleensä korkeampi sulamis- ja kiehumislämpötila. Neon on kaasu huoneenlämmössä ja sen kiehumispiste on hyvin alhainen, -246 celsiusastetta - vain 27 kelviniä.

Eri kemikaaleissa olevien yksiköiden välillä on kolme päämolekyylien välistä voimaa. Voimakkain molekyylien välinen voima on vetysidos. Kemikaaleilla, joilla on vetysidos, on yleensä paljon korkeampi sulamis- ja kiehumispiste kuin muilla vastaavilla kemikaaleilla, jotka eivät osallistu vetysidoksiin. Dipoli-dipoli-vetovoimat ovat heikompia kuin vetysidokset, mutta vahvempia kuin kolmas molekyylien välinen voima: dispersiovoimat.

Vetysidoksia syntyy, kun vetyatomi, joka on kovalenttisesti sitoutunut elektronegatiiviseen atomiin, kuten happi, typpi tai fluori, on vuorovaikutuksessa naapurimolekyylin toisen elektronegatiivisen atomin kanssa. Vetysidosten lujuus on korkea, noin 10% normaalin kovalenttisen sidoksen lujuudesta. Neon on kuitenkin alkuaine eikä sisällä vetyatomeja, joten vetysidos ei voi tapahtua neonissa.

Dipoli-dipoli-vetovoimia esiintyy molekyyleissä, joilla on pysyviä dipoleja. Pysyvä dipoli syntyy, kun molekyylin elektronit jakautuvat epätasaisesti siten, että yksi osa molekyylillä on pysyvä osittainen negatiivinen varaus ja toisella osalla on pysyvä osittainen positiivinen varaus veloittaa. Aineilla, joissa hiukkasilla on pysyviä dipoleja, molekyylien väliset voimat ovat hieman suuremmat kuin aineilla, joilla ei ole. Neonhiukkaset ovat yksittäisiä atomeja, joten niillä ei ole pysyvää dipolia; joten tällaista molekyylien välistä voimaa ei ole läsnä neonissa.

Kaikilla aineilla, myös neonilla, on dispersiovoimia. Ne ovat heikointa molekyylien välistä voimaa, koska ne ovat vain ohimeneviä, mutta silti niiden kokonaisvaikutus on riittävä muodostamaan merkittävän vetovoiman hiukkasten välille. Dispersiovoimat syntyvät elektronien satunnaisesta liikkeestä atomin sisällä. Milloin tahansa on todennäköistä, että atomin toisella puolella on enemmän elektroneja kuin toisella, jota kutsutaan väliaikaiseksi dipoliksi. Kun atomi kokee väliaikaisen dipolin, se voi vaikuttaa naapuriatomeihin. Esimerkiksi, jos atomin negatiivisempi puoli tulee lähelle toista atomia, se hylkii elektronit aiheuttaen toisen väliaikaisen dipolin läheiseen atomiin. Kaksi atomia kokisi sitten ohimenevän sähköstaattisen vetovoiman.

Dispersiovoimien vahvuus riippuu hiukkasten elektronien lukumäärästä, koska jos elektroneja on enemmän, on mahdollista, että väliaikainen dipoli on paljon merkittävämpi. Neon on suhteellisen pieni atomi, jossa on vain 10 elektronia, joten sen dispersiovoimat ovat vain heikkoja. Silti neonin dispersiovoimat ovat riittävät helpottamaan kiehumislämpötilaa 23 astetta korkeammalla kuin helium, jolla on vain kaksi elektronia. Siten tarvitaan huomattavasti enemmän energiaa dispersiovoimien voittamiseksi riittävästi, jotta atomit voivat erota ja muuttua kaasumaisiksi.