Les forces de dispersion de Londres, du nom du physicien germano-américain Fritz London, sont l'une des trois forces intermoléculaires de Van der Waals qui maintiennent les molécules ensemble. Ce sont les plus faibles des forces intermoléculaires, mais elles se renforcent à mesure que les atomes à la source des forces augmentent en taille. Alors que les autres forces de Van der Waals dépendent de l'attraction électrostatique impliquant des molécules chargées polaires, les forces de dispersion de London sont présentes même dans les matériaux constitués de molécules neutres.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Les forces de dispersion de Londres sont des forces d'attraction intermoléculaires qui maintiennent les molécules ensemble. Ils sont l'une des trois forces de Van der Waals, mais sont la seule force présente dans les matériaux qui n'ont pas de molécules dipolaires polaires. Ce sont les plus faibles des forces intermoléculaires mais elles deviennent plus fortes à mesure que la taille des atomes dans un molécule augmente, et ils jouent un rôle dans les caractéristiques physiques des matériaux avec de lourdes atomes.
Forces de Van der Waals
Les trois forces intermoléculaires décrites pour la première fois par le physicien néerlandais Johannes Diderik Van der Waals sont les forces dipôle-dipôle, les forces dipolaires induites par le dipôle et les forces de dispersion de Londres. Les forces dipôle-dipôle impliquant un atome d'hydrogène dans la molécule sont exceptionnellement fortes et les liaisons résultantes sont appelées liaisons hydrogène. Les forces de Van der Waals contribuent à donner aux matériaux leurs caractéristiques physiques en influençant la façon dont les molécules d'un matériau interagissent et la force avec laquelle elles sont maintenues ensemble.
Les liaisons intermoléculaires impliquant des forces dipolaires sont toutes basées sur l'attraction électrostatique entre des molécules chargées. Les molécules dipolaires ont une charge positive et une charge négative aux extrémités opposées de la molécule. L'extrémité positive d'une molécule peut attirer l'extrémité négative d'une autre molécule pour former une liaison dipôle-dipôle.
Lorsque des molécules neutres sont présentes dans le matériau en plus des molécules dipolaires, les charges des molécules dipolaires induisent une charge dans les molécules neutres. Par exemple, si l'extrémité chargée négativement d'une molécule dipolaire se rapproche d'une molécule neutre, la charge négative repousse les électrons, les forçant à se rassembler de l'autre côté du neutre molécule. En conséquence, le côté de la molécule neutre proche du dipôle développe une charge positive et est attiré par le dipôle. Les liaisons résultantes sont appelées liaisons dipolaires induites par le dipôle.
Les forces de dispersion de Londres ne nécessitent pas qu'une molécule dipolaire polaire soit présente et agisse dans tous les matériaux, mais elles sont généralement extrêmement faibles. La force est plus forte pour les atomes plus gros et plus lourds avec de nombreux électrons que pour les petits atomes, et elle peut contribuer aux caractéristiques physiques du matériau.
Détails de la force de dispersion de Londres
La force de dispersion de London est définie comme une force d'attraction faible due à la formation temporaire de dipôles dans deux molécules neutres adjacentes. Les liaisons intermoléculaires qui en résultent sont également temporaires, mais elles se forment et disparaissent de manière continue, entraînant un effet de liaison global.
Les dipôles temporaires se forment lorsque les électrons d'une molécule neutre se rassemblent par hasard d'un côté de la molécule. La molécule est maintenant un dipôle temporaire et peut soit induire un autre dipôle temporaire dans une molécule adjacente, soit être attirée par une autre molécule qui a formé elle-même un dipôle temporaire.
Lorsque les molécules sont grandes avec de nombreux électrons, la probabilité que les électrons forment une distribution inégale augmente. Les électrons sont plus éloignés du noyau et sont peu retenus. Ils sont plus susceptibles de se rassembler temporairement d'un côté de la molécule, et lorsqu'un dipôle temporaire se forme, les électrons des molécules adjacentes sont plus susceptibles de former un dipôle induit.
Dans les matériaux à molécules dipolaires, les autres forces de Van der Waals dominent, mais pour les matériaux fabriqués complètement de molécules neutres, les forces de dispersion de London sont les seules intermoléculaires actives les forces. Des exemples de matériaux constitués de molécules neutres comprennent les gaz nobles tels que le néon, l'argon et le xénon. Les forces de dispersion de London sont responsables de la condensation des gaz en liquides car aucune autre force ne maintient les molécules de gaz ensemble. Les gaz rares les plus légers, tels que l'hélium et le néon, ont des points d'ébullition extrêmement bas car les forces de dispersion de Londres sont faibles. Les gros atomes lourds tels que le xénon ont un point d'ébullition plus élevé parce que les forces de dispersion de Londres sont plus forts pour les gros atomes, et ils rassemblent les atomes pour former un liquide à un niveau plus élevé Température. Bien qu'habituellement relativement faibles, les forces de dispersion de London peuvent faire une différence dans le comportement physique de ces matériaux.