რა არის ლონდონის დისპერსიული ძალები?

ლონდონის დისპერსიული ძალები, რომლებიც გერმანიის ამერიკელი ფიზიკოსის ფრიც ლონდონის სახელობისაა, არის ერთ – ერთი იმ ვან დერ ვაალსის სამმოლეკულურ ძალთაგან, რომლებიც ატარებენ ერთად მოლეკულებს. ისინი ინტერმოლეკულურ ძალთა შორის ყველაზე სუსტია, მაგრამ ძლიერდებიან, რადგან ძალების სათავეში არსებული ატომები ზომაში იზრდებიან. მიუხედავად იმისა, რომ ვან დერ ვაალის სხვა ძალები დამოკიდებულია ელექტროსტატიკურ მოზიდვაზე, რომელიც მოიცავს პოლარით დამუხტულ მოლეკულებს, ლონდონის დისპერსიული ძალები იმყოფება თუნდაც ნეიტრალური მოლეკულებისგან შემდგარ მასალებში.

TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)

ლონდონის დისპერსიული ძალები არის მოზიდვის მოლეკულური ძალები, რომლებიც ერთმანეთთან ატარებენ მოლეკულებს. ისინი ვან დერ ვაალის სამი ძალთაგანია, მაგრამ ერთადერთი ძალაა იმ მასალებში, რომლებსაც არ აქვთ პოლარული დიპოლური მოლეკულები. ისინი ინტერმოლეკულურ ძალთა შორის ყველაზე სუსტია, მაგრამ უფრო ძლიერდებიან, რადგან ატომების ზომა ა მოლეკულა იზრდება და ისინი თამაშობენ როლს მძიმე მასალების ფიზიკურ მახასიათებლებში ატომები.

ჰოლანდიელი ფიზიკოსის იოჰანეს დიდრიკ ვან დერ ვაალსის მიერ აღწერილი სამი ინტერმოლეკულური ძალა არის დიპოლური დიპოლური ძალები, დიპოლებით გამოწვეული დიპოლური ძალები და ლონდონის დისპერსიული ძალები. დიპოლ-დიპოლური ძალები, რომლებიც მოიცავს წყალბადის ატომს მოლეკულაში, განსაკუთრებით ძლიერია და წარმოქმნილ კავშირებს წყალბადის კავშირებს უწოდებენ. ვან დერ ვაალის ძალები ხელს უწყობენ მასალების ფიზიკურ მახასიათებლებს გავლენის მოხდენაზე, თუ როგორ მოქმედებს მასალის მოლეკულები და რამდენად ძლიერად იკავებს მათ ერთმანეთთან.

ინტერმოლეკულური ბმები, რომლებიც მოიცავს დიპოლურ ძალებს, ყველა ემყარება დატვირთულ მოლეკულებს შორის ელექტროსტატიკური მოზიდვას. დიპოლის მოლეკულებს აქვთ დადებითი და უარყოფითი მუხტი მოლეკულის საპირისპირო ბოლოებში. ერთი მოლეკულის პოზიტიურ დაბოლოებას შეუძლია მოზიდოს სხვა მოლეკულის უარყოფითი დასასრული და წარმოქმნას დიპოლ-დიპოლური ბმა.

როდესაც ნეიტრალური მოლეკულები მასალაში დიპოლური მოლეკულების გარდა იმყოფება, დიპოლური მოლეკულების მუხტები იწვევს ნეიტრალური მოლეკულების მუხტს. მაგალითად, თუ დიპოლური მოლეკულის უარყოფითად დამუხტული ბოლო მიუახლოვდება ნეიტრალურ მოლეკულას, უარყოფითი მუხტი ელექტრონებს მოგერიებს და აიძულებს მათ ნეიტრალის შორეულ მხარეს შეიკრიბონ მოლეკულა. შედეგად, ნეიტრალური მოლეკულის მხარე დიპოლთან ახლოს ვითარდება დადებითი მუხტი და იზიდავს დიპოლს. წარმოქმნილ ობლიგაციებს დიპოლით გამოწვეულ დიპოლურ კავშირებს უწოდებენ.

ლონდონის დისპერსიული ძალები არ საჭიროებს პოლარული დიპოლური მოლეკულის არსებობას და მოქმედებას ყველა მასალაში, მაგრამ ისინი, როგორც წესი, ძალზე სუსტია. ძალა უფრო დიდია და უფრო მძიმე ატომებისთვის მრავალი ელექტრონით, ვიდრე მცირე ატომებით და მას შეუძლია ხელი შეუწყოს მასალის ფიზიკურ მახასიათებლებს.

ლონდონის დისპერსიული ძალა განისაზღვრება, როგორც სუსტი მიმზიდველი ძალა ორ მიმდებარე ნეიტრალურ მოლეკულაში დიპოლების დროებითი წარმოქმნის გამო. წარმოქმნილი ინტერმოლეკულური ბმები ასევე დროებითია, მაგრამ ისინი წარმოიქმნება და ქრება მუდმივად, რაც იწვევს საერთო შემაკავშირებელ ეფექტს.

დროებითი დიპოლები წარმოიქმნება, როდესაც ნეიტრალური მოლეკულის ელექტრონები შემთხვევით იკრიბებიან მოლეკულის ერთ მხარეს. მოლეკულა ახლა დროებითი დიპოლია და მას შეუძლია ან გამოიწვიოს სხვა დროებითი დიპოლი მომიჯნავე მოლეკულაში ან მიიზიდოს სხვა მოლეკულა, რომელმაც შექმნა დროებითი დიპოლი თავისთავად.

როდესაც მოლეკულები დიდია მრავალი ელექტრონით, იზრდება ელექტრონების არათანაბარი განაწილების ალბათობა. ელექტრონები უფრო შორს არიან ბირთვიდან და თავისუფლად იკავებენ. ისინი უფრო მეტად იკრიბებიან მოლეკულის ერთ მხარეს დროებით, ხოლო როდესაც დროებითი დიპოლი წარმოიქმნება, მომიჯნავე მოლეკულების ელექტრონები წარმოქმნიან დიპოლს.

დიპოლური მოლეკულების მქონე მასალებში ვან დერ ვაალის სხვა ძალები დომინირებს, მაგრამ დამზადებული მასალებისთვის მთლიანად ნეიტრალური მოლეკულებისგან შედგება, ლონდონის დისპერსიული ძალები ერთადერთი აქტიური ინტერმოლეკულურია ძალებს. ნეიტრალური მოლეკულებისგან შემდგარი მასალების მაგალითებია ისეთი კეთილშობილი გაზები, როგორიცაა ნეონი, არგონი და ქსენონი. ლონდონის დისპერსიული ძალები პასუხისმგებელნი არიან აირების სითხეებში კონდენსაციაზე, რადგან სხვა ძალები არ იკავებენ გაზის მოლეკულებს ერთად. ყველაზე მსუბუქ კეთილშობილ გაზებს, როგორიცაა ჰელიუმსა და ნეონს, აქვს ძალიან დაბალი დუღილის წერტილები, რადგან ლონდონის დისპერსიული ძალები სუსტია. დიდ, მძიმე ატომებს, როგორიცაა ქსენონი, უფრო მაღალი დუღილის წერტილი აქვთ, რადგან ლონდონის დისპერსიული ძალები უფრო ძლიერია დიდი ატომებისთვის და ისინი აწევენ ერთმანეთს და ქმნიან უფრო მაღალ სითხეში ტემპერატურა მიუხედავად იმისა, რომ ჩვეულებრივ შედარებით სუსტია, ლონდონის დისპერსიულ ძალებს შეუძლიათ შეცვალონ ასეთი მასალების ფიზიკური ქცევა.