Siły międzycząsteczkowe to siły między cząsteczkami. W porównaniu z siłami, które utrzymują cząsteczkę razem, są one zwykle stosunkowo słabe, chociaż ostatecznie są siłami, które utrzymują razem cząsteczki w cieczach i ciałach stałych. Wytrzymałość materiałów międzycząsteczkowych w substancji determinuje właściwości fizyczne, takie jak temperatura wrzenia i temperatura topnienia. To właśnie słabość sił międzycząsteczkowych w propanie pomaga wyjaśnić, dlaczego jest to gaz w temperaturze pokojowej i pod ciśnieniem atmosferycznym.
Natura propanu
Propan ma wzór cząsteczkowy C3H8: trzy atomy węgla i 8 atomów wodoru. Trzy atomy węgla tworzą pojedynczy łańcuch z trzema wodorami na węglu na każdym końcu i dwoma wodorami na środkowym węglu. Atomy na każdym końcu pojedynczego wiązania mogą się obracać, więc atomy na każdym końcu obu wiązań obracają się w temperaturze pokojowej. W fazie gazowej cząsteczki latają w sposób niezorganizowany.
Dystrybucja elektronów
Lubimy myśleć o elektronach jak o cząsteczkach, ale tak naprawdę zachowują się one pod pewnymi względami jak fale, a pod innymi jak cząstki. W konsekwencji, nigdy nie możemy jednocześnie poznać zarówno pędu elektronu, jak i jego położenia. Elektrony są rozmieszczone wokół jądra jak nieustannie przesuwająca się chmura. Chociaż średnio elektrony będą rozłożone równomiernie, w każdej chwili może wystąpić brak równowagi, z nadmiarem ładunku ujemnego w jednym regionie i zmniejszeniem ładunku ujemnego w inne. Cząsteczka bardzo krótko stanie się dipolem, z ujemnym ładunkiem netto w jednym obszarze i dodatnim ładunkiem netto w innym.
Londyńskie Siły Dyspersyjne
Przeciwne ładunki przyciągają; jak ładunki odpychające. Gdy dwie cząsteczki zbliżają się do siebie, natychmiastowy dipol w jednej cząsteczce przyciąga przeciwne ładunki w drugiej cząsteczce i tworzy słaby dipol u sąsiadki. Dwa słabe dipole przyciągają się teraz. Chociaż chwilowy dipol pierwszej będzie się nadal zmieniał, dipol indukowany w drugiej cząsteczce podąży za nim, więc słabe przyciąganie między dwiema cząsteczkami będzie się utrzymywać. Ten rodzaj oddziaływania międzycząsteczkowego nazywany jest siłą dyspersyjną Londynu. Ogólnie rzecz biorąc, większe cząsteczki są łatwiejsze do polaryzacji, więc doświadczają silniejszych sił londyńskich niż mniejsze cząsteczki.
Siły Londyńskie w Propan
Siły londyńskie są jedyną siłą międzycząsteczkową, której doświadczają cząsteczki propanu. Cząsteczki propanu są stosunkowo małe, więc siły londyńskie między nimi są słabe - zbyt słabe, aby utrzymać je razem w fazie stałej lub ciekłej w temperaturze pokojowej. Aby zmienić propan w ciecz, trzeba go schłodzić, co powoduje wolniejsze poruszanie się cząsteczek; w bardzo niskich temperaturach nawet słabe oddziaływania londyńskie mogą utrzymywać razem cząsteczki propanu. Sprężenie propanu zamieni go zatem w ciecz.