Co powoduje siły dyspersyjne?

Rozważmy zlewkę wypełnioną cząsteczkami w stanie płynnym. Na zewnątrz może wyglądać spokojnie, ale gdybyś widział maleńkie elektrony poruszające się wewnątrz zlewki, siły dyspersyjne byłyby oczywiste. Nazywane również siłami dyspersyjnymi Londynu, od Fritza Londona, są to elektrostatyczne siły przyciągania między elektronami. Każda cząsteczka wykazuje pewien stopień tych sił.

TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)

Przyciąganie między sąsiednimi cząsteczkami powoduje siły dyspersyjne. Chmura elektronów jednej cząsteczki zostaje przyciągnięta do jądra innej cząsteczki, więc rozkład elektronów zmienia się i tworzy tymczasowy dipol.

Przyciąganie między cząsteczkami mieści się w kategorii sił Van der Waalsa. Dwa rodzaje sił Van der Waalsa to siły dyspersyjne i siły dipol-dipol. Siły dyspersyjne są słabe, natomiast siły dipol-dipol są silniejsze.

Elektrony, które krążą wokół cząsteczek, mogą się poruszać i mieć różne rozkłady ładunków w czasie. Jeden koniec cząsteczki może być dodatni, podczas gdy drugi koniec może być ujemny. Tymczasowy dipol istnieje, gdy masz dwa przeciwne ładunki, które są blisko siebie. Kiedy jedna cząsteczka wchodzi w kontakt z inną, może zostać do niej przyciągnięta. Elektrony z pierwszej cząsteczki mogą odczuwać przyciąganie w kierunku dodatniego ładunku drugiej cząsteczki, więc działają siły dyspersji. Jednak przyciąganie jest słabe.

Patrząc na substancje takie jak brom (Br₂) lub dichlor (Cl₂) ujawnia siły dyspersyjne. Innym powszechnym przykładem jest metan (CH₄). Jedynymi siłami w metanie są siły dyspersyjne, ponieważ nie ma stałych dipoli. Siły dyspersji pomagają niepolarnym cząsteczkom zamieniać się w ciecze lub ciała stałe, ponieważ przyciągają cząsteczki.

Kiedy cząsteczki polarne łączą się, pojawiają się siły dipol-dipol. Podobnie jak w przypadku sił dyspersyjnych, przeciwieństwa ponownie się przyciągają. Dwie cząsteczki przyciągają się do siebie, ponieważ mają stałe dipole. Między tymi dipolami zachodzą oddziaływania elektrostatyczne. Cząsteczki mogą ustawić się w linii z pozytywnymi końcami przyciąganymi do negatywnych. Siły dipol-dipol są silniejsze niż siły dyspersyjne.

Głównym sposobem określenia sił dipol-dipol jest przyjrzenie się cząsteczkom i sprawdzenie polaryzacji. Możesz zbadać różnicę elektroujemności między atomami, aby zobaczyć, czy są one polarne. Elektroujemność pokazuje zdolność atomów do przyciągania elektronów. Ogólnie rzecz biorąc, jeśli ta różnica mieści się między 0,4 a 1,7 w skali elektroujemności, istnieje polaryzacja i duża szansa na istnienie sił dipol-dipol.