ドイツ系アメリカ人の物理学者フリッツロンドンにちなんで名付けられたロンドン分散力は、分子をまとめる3つのファンデルワールス分子間力の1つです。 それらは分子間力の中で最も弱いですが、力の源である原子のサイズが大きくなるにつれて強くなります。 他のファンデルワールス力は極性荷電分子が関与する静電引力に依存しますが、ロンドン分散力は中性分子で構成された材料にも存在します。
TL; DR（長すぎる; 読んでいない）
ロンドン分散力は、分子を一緒に保持する引力の分子間力です。 これらは3つのファンデルワールス力の1つですが、極性双極子分子を持たない材料に存在する唯一の力です。 それらは分子間力の中で最も弱いですが、原子のサイズが 分子が増加し、重い材料の物性に影響を与えます 原子。
ファンデルワールス力
オランダの物理学者ヨハネス・ディデリク・ファン・デル・ワールスによって最初に記述された3つの分子間力は、双極子-双極子力、双極子誘起双極子力、およびロンドン分散力です。 分子内の水素原子が関与する双極子-双極子力は非常に強く、結果として生じる結合は水素結合と呼ばれます。 ファンデルワールス力は、材料の分子がどのように相互作用し、それらがどれほど強く結合されているかに影響を与えることにより、材料に物理的特性を与えるのに役立ちます。
双極子力を伴う分子間結合はすべて、帯電した分子間の静電引力に基づいています。 双極子分子は、分子の両端に正電荷と負電荷を持っています。 ある分子の正の端が別の分子の負の端を引き付けて、双極子-双極子結合を形成することがあります。
双極子分子に加えて中性分子が材料に存在する場合、双極子分子の電荷は中性分子に電荷を誘導します。 たとえば、双極子分子の負に帯電した端が中性分子に近づくと、 負の電荷は電子をはじき、中性の向こう側に集まるように強制します 分子。 その結果、双極子に近い中性分子の側が正電荷を発生し、双極子に引き付けられます。 結果として生じる結合は、双極子誘起双極子結合と呼ばれます。
ロンドン分散力は、極性双極子分子が存在し、すべての材料に作用する必要はありませんが、通常は非常に弱いです。 力は、小さな原子よりも電子の多い大きくて重い原子の方が強く、材料の物理的特性に寄与する可能性があります。
ロンドン分散力の詳細
ロンドン分散力は、2つの隣接する中性分子での双極子の一時的な形成による弱い引力として定義されます。 結果として生じる分子間結合も一時的ですが、それらは継続的に形成および消失し、全体的な結合効果をもたらします。
一時的な双極子は、中性分子の電子が偶然に分子の片側に集まるときに形成されます。 分子は一時的な双極子になり、隣接する分子に別の一時的な双極子を誘導するか、それ自体で一時的な双極子を形成した別の分子に引き付けられます。
分子が大きく、電子が多い場合、電子が不均一な分布を形成する可能性が高くなります。 電子は原子核から遠く離れており、ゆるく保持されています。 それらは一時的に分子の片側に集まる可能性が高く、一時的な双極子が形成されると、隣接する分子の電子が誘導双極子を形成する可能性が高くなります。
双極子分子を含む材料では、他のファンデルワールス力が支配的ですが、製造された材料の場合 完全に中性分子であるロンドン分散力は、唯一のアクティブな分子間力です。 力。 中性分子で構成される材料の例には、ネオン、アルゴン、キセノンなどの希ガスが含まれます。 ロンドン分散力は、他の力がガス分子を一緒に保持しないため、ガスが液体に凝縮する原因となります。 ヘリウムやネオンなどの最も軽い希ガスは、ロンドン分散力が弱いため、沸点が非常に低くなります。 キセノンのような大きくて重い原子は、ロンドン分散力のために沸点が高くなります 大きな原子に対してより強く、それらは原子を引き寄せてより高い位置で液体を形成します 温度。 通常は比較的弱いですが、ロンドン分散力はそのような材料の物理的挙動に違いをもたらす可能性があります。