Le forze di dispersione di Londra, dal nome del fisico tedesco-americano Fritz London, sono una delle tre forze intermolecolari di Van der Waals che tengono insieme le molecole. Sono le più deboli delle forze intermolecolari ma si rafforzano man mano che gli atomi alla fonte delle forze aumentano di dimensioni. Mentre le altre forze di Van der Waals dipendono dall'attrazione elettrostatica che coinvolge molecole con carica polare, le forze di dispersione di Londra sono presenti anche in materiali costituiti da molecole neutre.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
Le forze di dispersione di Londra sono forze di attrazione intermolecolari che tengono insieme le molecole. Sono una delle tre forze di Van der Waals ma sono l'unica forza presente nei materiali che non hanno molecole di dipolo polare. Sono le più deboli delle forze intermolecolari ma diventano più forti con la dimensione degli atomi in a molecola aumenta, e giocano un ruolo nelle caratteristiche fisiche dei materiali con pesanti atomi.
Forze di Van der Waals
Le tre forze intermolecolari descritte per la prima volta dal fisico olandese Johannes Diderik Van der Waals sono forze dipolo-dipolo, forze dipolo indotte da dipolo e forze di dispersione di Londra. Le forze dipolo-dipolo che coinvolgono un atomo di idrogeno nella molecola sono eccezionalmente forti e i legami risultanti sono chiamati legami idrogeno. Le forze di Van der Waals aiutano a conferire ai materiali le loro caratteristiche fisiche influenzando il modo in cui le molecole di un materiale interagiscono e quanto fortemente sono tenute insieme.
I legami intermolecolari che coinvolgono le forze di dipolo sono tutti basati sull'attrazione elettrostatica tra molecole cariche. Le molecole dipolo hanno una carica positiva e una negativa alle estremità opposte della molecola. L'estremità positiva di una molecola può attrarre l'estremità negativa di un'altra molecola per formare un legame dipolo-dipolo.
Quando nel materiale sono presenti molecole neutre oltre alle molecole di dipolo, le cariche delle molecole di dipolo inducono una carica nelle molecole neutre. Ad esempio, se l'estremità caricata negativamente di una molecola dipolo si avvicina a una molecola neutra, la carica negativa respinge gli elettroni, costringendoli a raccogliersi sul lato opposto del neutro molecola. Di conseguenza, il lato della molecola neutra vicino al dipolo sviluppa una carica positiva ed è attratto dal dipolo. I legami risultanti sono chiamati legami dipolo indotti da dipolo.
Le forze di dispersione di Londra non richiedono che una molecola di dipolo polare sia presente e agisca in tutti i materiali, ma di solito sono estremamente deboli. La forza è più forte per atomi più grandi e pesanti con molti elettroni che per piccoli atomi e può contribuire alle caratteristiche fisiche del materiale.
Dettagli sulla forza di dispersione di Londra
La forza di dispersione di Londra è definita come una forza attrattiva debole dovuta alla formazione temporanea di dipoli in due molecole neutre adiacenti. Anche i legami intermolecolari risultanti sono temporanei, ma si formano e scompaiono continuamente, determinando un effetto di legame complessivo.
I dipoli temporanei si formano quando gli elettroni di una molecola neutra si raccolgono casualmente su un lato della molecola. La molecola è ora un dipolo temporaneo e può indurre un altro dipolo temporaneo in una molecola adiacente o essere attratta da un'altra molecola che ha formato da sola un dipolo temporaneo.
Quando le molecole sono grandi con molti elettroni, aumenta la probabilità che gli elettroni formino una distribuzione irregolare. Gli elettroni sono più lontani dal nucleo e sono trattenuti liberamente. È più probabile che si raccolgano temporaneamente su un lato della molecola e quando si forma un dipolo temporaneo, è più probabile che gli elettroni delle molecole adiacenti formino un dipolo indotto.
Nei materiali con molecole dipolo dominano le altre forze di Van der Waals, ma per i materiali realizzati completamente di molecole neutre, le forze di dispersione di Londra sono le uniche intermolecolari attive forze. Esempi di materiali costituiti da molecole neutre includono i gas nobili come neon, argon e xeno. Le forze di dispersione di Londra sono responsabili della condensazione dei gas in liquidi perché nessun'altra forza tiene insieme le molecole di gas. I gas nobili più leggeri, come l'elio e il neon, hanno punti di ebollizione estremamente bassi perché le forze di dispersione di Londra sono deboli. Atomi grandi e pesanti come lo xeno hanno un punto di ebollizione più alto perché le forze dispersive di Londra sono più forti per gli atomi grandi e tengono insieme gli atomi per formare un liquido a un livello più alto temperatura. Sebbene di solito relativamente deboli, le forze di dispersione di Londra possono fare la differenza nel comportamento fisico di tali materiali.