Intermoleculaire krachten in de structuur van propaan

Intermoleculaire krachten zijn krachten tussen moleculen. Vergeleken met de krachten die een molecuul bij elkaar houden, zijn ze meestal relatief zwak, hoewel het uiteindelijk de krachten zijn die moleculen in vloeistoffen en vaste stoffen bij elkaar houden. De sterkte van de intermoleculaire materialen in een stof bepalen fysische eigenschappen zoals kookpunt en smeltpunt. Het is de zwakte van de intermoleculaire krachten in propaan die helpen verklaren waarom het een gas is bij kamertemperatuur en atmosferische druk.

Propaan heeft de molecuulformule C3H8: drie koolstofatomen en 8 waterstofatomen. De drie koolstofatomen vormen een enkele keten met drie waterstofatomen aan de koolstof aan elk uiteinde en twee waterstofatomen aan de middelste koolstof. De atomen aan beide uiteinden van een enkele binding kunnen roteren, dus de atomen aan beide uiteinden van beide bindingen roteren bij kamertemperatuur. In de gasfase vliegen de moleculen ongeorganiseerd rond.

We zien elektronen graag als deeltjes, maar in werkelijkheid gedragen ze zich in sommige opzichten als golven en in andere opzichten als deeltjes. Daarom kunnen we nooit tegelijkertijd het momentum en de positie van een elektron weten. De elektronen zijn als een constant bewegende wolk rond een kern verdeeld. Hoewel de elektronen gemiddeld gelijk verdeeld zijn, kan er op elk moment een onbalans, met een overmaat aan negatieve lading in één regio en een vermindering van negatieve lading in een ander. Het molecuul zal heel kort een dipool worden, met een netto negatieve lading in het ene gebied en een netto positieve lading in het andere.

Tegengestelde ladingen trekken aan; zoals ladingen afstoten. Als twee moleculen elkaar naderen, zal een onmiddellijke dipool in het ene molecuul tegengestelde ladingen in het andere molecuul aantrekken en een zwakke dipool in zijn buur creëren. De twee zwakke dipolen trekken elkaar nu aan. Hoewel de momentane dipool van de eerste zal blijven veranderen, zal de geïnduceerde dipool in de tweede molecuul volgen, zodat de zwakke aantrekkingskracht tussen de twee moleculen zal voortduren. Dit type intermoleculaire interactie wordt een Londense dispersiekracht genoemd. Over het algemeen zijn grotere moleculen gemakkelijker te polariseren, dus ervaren ze sterkere Londense krachten dan kleinere moleculen.

Londense krachten zijn de enige intermoleculaire kracht die propaanmoleculen ervaren. Propaanmoleculen zijn relatief klein, dus de Londense krachten ertussen zijn zwak - te zwak om ze bij kamertemperatuur in vaste of vloeibare fase bij elkaar te houden. Om propaan vloeibaar te maken, moet je het afkoelen, waardoor de moleculen langzamer gaan bewegen; bij zeer lage temperaturen kunnen zelfs de zwakke Londense interacties de propaanmoleculen bij elkaar houden. Het comprimeren van propaan zal het daarom in een vloeistof veranderen.