Welke intermoleculaire krachten kan een neonatoom hebben?

Intermoleculaire krachten zijn aantrekkingen tussen atomen of moleculen. De sterkte van deze aantrekkingen bepaalt de fysische eigenschappen van de stof bij een bepaalde temperatuur. Hoe sterker de intermoleculaire krachten, hoe strakker de deeltjes bij elkaar worden gehouden, dus stoffen met sterke intermoleculaire krachten hebben de neiging om hogere smelt- en kooktemperaturen te hebben. Neon is een gas bij kamertemperatuur en heeft een zeer laag kookpunt van -246 graden Celsius - slechts 27 Kelvin.

Er zijn drie hoofdtypen intermoleculaire kracht die bestaan ​​tussen entiteiten in verschillende chemicaliën. Het sterkste type intermoleculaire kracht is de waterstofbrug. Chemicaliën die waterstofbinding vertonen, hebben over het algemeen veel hogere smelt- en kookpunten dan vergelijkbare chemicaliën die niet deelnemen aan waterstofbinding. Dipool-dipoolattracties zijn zwakker dan waterstofbruggen, maar sterker dan het derde type intermoleculaire kracht: dispersiekrachten.

Waterstofbindingen treden op wanneer een waterstofatoom dat covalent is gebonden aan een elektronegatief atoom, zoals zuurstof, stikstof of fluor, een interactie aangaat met een ander elektronegatief atoom op een naburig molecuul. De sterkte van waterstofbruggen is hoog, ongeveer 10% van de sterkte van een normale covalente binding. Neon is echter een element en bevat geen waterstofatomen, daarom kan in neon geen waterstofbinding plaatsvinden.

Dipool-dipoolattracties komen voor in moleculen die permanente dipolen vertonen. Een permanente dipool ontstaat wanneer de elektronen in een molecuul ongelijk verdeeld zijn, zodat een deel van het molecuul heeft een permanente gedeeltelijke negatieve lading en een ander deel heeft een permanent gedeeltelijk positief in rekening brengen. Stoffen waarin de deeltjes permanente dipolen hebben, hebben intermoleculaire krachten die iets groter zijn dan stoffen zonder. Neondeeltjes zijn enkelvoudige atomen, daarom hebben ze geen permanente dipool; dus dit type intermoleculaire kracht is niet aanwezig in neon.

Alle stoffen, inclusief neon, vertonen dispersiekrachten. Ze zijn het zwakste type intermoleculaire kracht omdat ze slechts van voorbijgaande aard zijn, maar toch is hun algehele effect voldoende om een ​​significante aantrekkingskracht tussen deeltjes te vormen. Dispersiekrachten treden op als gevolg van de willekeurige beweging van elektronen in het atoom. Op een bepaald moment is het waarschijnlijk dat er aan de ene kant van het atoom meer elektronen zullen zijn dan aan de andere, wat een tijdelijke dipool wordt genoemd. Wanneer een atoom een ​​tijdelijke dipool ervaart, kan dit effect hebben op naburige atomen. Als de meer negatieve kant van het atoom bijvoorbeeld dicht bij een tweede atoom zou komen, zou het de elektronen afstoten, waardoor een andere tijdelijke dipool in het nabijgelegen atoom zou ontstaan. De twee atomen zouden dan een voorbijgaande elektrostatische aantrekking ervaren.

De sterkte van de dispersiekrachten hangt af van het aantal elektronen in het deeltje, want als er meer elektronen zijn, is er een kans dat een tijdelijke dipool veel belangrijker zal zijn. Neon is een relatief klein atoom met slechts 10 elektronen, dus de dispersiekrachten zijn slechts zwak. Toch zijn de dispersiekrachten van neon voldoende om een ​​kooktemperatuur die 23 graden hoger is dan bij helium, dat maar twee elektronen heeft, mogelijk te maken. Er is dus aanzienlijk meer energie nodig om de dispersiekrachten voldoende te overwinnen om de atomen te laten scheiden en gasvormig te worden.