Siły międzycząsteczkowe to przyciąganie między atomami lub cząsteczkami. Siła tych atrakcji determinuje właściwości fizyczne substancji w danej temperaturze. Im silniejsze siły międzycząsteczkowe, tym ściślej cząsteczki będą utrzymywane razem, więc substancje o silnych siłach międzycząsteczkowych mają zwykle wyższe temperatury topnienia i wrzenia. Neon jest gazem w temperaturze pokojowej i ma bardzo niską temperaturę wrzenia -246 stopni Celsjusza, czyli zaledwie 27 kelwinów.
Rodzaje sił międzycząsteczkowych
Istnieją trzy główne typy sił międzycząsteczkowych, które istnieją między jednostkami w różnych związkach chemicznych. Najsilniejszym rodzajem oddziaływania międzycząsteczkowego jest wiązanie wodorowe. Substancje chemiczne wykazujące wiązania wodorowe mają zwykle znacznie wyższe temperatury topnienia i wrzenia niż podobne chemikalia, które nie biorą udziału w wiązaniu wodorowym. Przyciąganie dipol-dipol jest słabsze niż wiązania wodorowe, ale silniejsze niż trzeci rodzaj siły międzycząsteczkowej: siły dyspersyjne.
Wiązania wodorowe
Wiązania wodorowe występują, gdy atom wodoru kowalencyjnie związany z atomem elektroujemnym, takim jak tlen, azot lub fluor, oddziałuje z innym atomem elektroujemnym w sąsiedniej cząsteczce. Siła wiązań wodorowych jest wysoka, około 10% siły normalnego wiązania kowalencyjnego. Jednak neon jest pierwiastkiem i nie zawiera żadnych atomów wodoru, dlatego wiązanie wodorowe nie może zachodzić w neonach.
Atrakcje Dipola-Dipola
Przyciąganie dipolowo-dipolowe występuje w cząsteczkach wykazujących stałe dipole. Stały dipol powstaje, gdy elektrony w cząsteczce są nierównomiernie rozmieszczone tak, że jedna część cząsteczka ma stały częściowy ładunek ujemny, a inna część ma stały częściowy ładunek dodatni opłata. Substancje, w których cząstki mają stałe dipole, mają siły międzycząsteczkowe nieco większe niż substancje bez. Cząstki neonowe są pojedynczymi atomami, dlatego nie mają stałego dipola; więc ten rodzaj siły międzycząsteczkowej nie występuje w neonach.
Sił dyspersyjnych
Wszystkie substancje, w tym neon, wykazują siły dyspersyjne. Są one najsłabszym rodzajem oddziaływania międzycząsteczkowego, ponieważ są tylko przejściowe, ale mimo to ich ogólny efekt jest wystarczający do wytworzenia znacznego przyciągania między cząstkami. Siły dyspersyjne powstają w wyniku losowego ruchu elektronów w atomie. W każdej chwili jest prawdopodobne, że po jednej stronie atomu będzie więcej elektronów niż po drugiej, co określa się mianem dipola tymczasowego. Kiedy atom doświadcza tymczasowego dipola, może mieć wpływ na sąsiednie atomy. Na przykład, jeśli bardziej ujemna strona atomu zbliży się do drugiego atomu, odepchnie elektrony, indukując kolejny tymczasowy dipol w pobliskim atomie. Dwa atomy doświadczyły wtedy przejściowego przyciągania elektrostatycznego.
Siła Sił Dyspersyjnych
Siła sił dyspersyjnych zależy od liczby elektronów w cząstce, ponieważ jeśli elektronów jest więcej, istnieje szansa, że jakikolwiek tymczasowy dipol będzie znacznie bardziej znaczący. Neon jest stosunkowo małym atomem z zaledwie 10 elektronami, więc jego siły dyspersyjne są tylko słabe. Mimo to siły dyspersji neonu są wystarczające, aby umożliwić temperaturę wrzenia wyższą o 23 stopnie niż hel, który ma tylko dwa elektrony. W ten sposób potrzeba znacznie więcej energii, aby pokonać siły dyspersyjne wystarczająco, aby umożliwić atomom oddzielenie się i przejście w stan gazowy.