Какие межмолекулярные силы могут иметь атом неона?

Межмолекулярные силы - это притяжение между атомами или молекулами. Сила этих притяжений определяет физические свойства вещества при данной температуре. Чем сильнее межмолекулярные силы, тем сильнее частицы будут удерживаться вместе, поэтому вещества с сильными межмолекулярными силами, как правило, имеют более высокие температуры плавления и кипения. Неон представляет собой газ при комнатной температуре и имеет очень низкую температуру кипения -246 градусов по Цельсию - всего 27 градусов по Кельвину.

Есть три основных типа межмолекулярной силы, которые существуют между объектами в разных химических веществах. Самый сильный тип межмолекулярной силы - водородная связь. Химические вещества, демонстрирующие водородные связи, обычно имеют гораздо более высокие температуры плавления и кипения, чем аналогичные химические вещества, которые не участвуют в образовании водородных связей. Диполь-дипольные притяжения слабее водородных связей, но сильнее, чем третий тип межмолекулярных сил: силы дисперсии.

Водородные связи возникают, когда атом водорода, ковалентно связанный с электроотрицательным атомом, таким как кислород, азот или фтор, взаимодействует с другим электроотрицательным атомом соседней молекулы. Прочность водородных связей высока, около 10% от прочности нормальной ковалентной связи. Однако неон является элементом и не содержит атомов водорода, поэтому водородные связи не могут иметь место в неоне.

Диполь-дипольные притяжения возникают в молекулах с постоянными диполями. Постоянный диполь возникает, когда электроны в молекуле распределены неравномерно, так что одна часть молекула имеет постоянный частичный отрицательный заряд, а другая часть имеет постоянный частичный положительный заряжать. Вещества, частицы которых имеют постоянные диполи, имеют межмолекулярные силы немного выше, чем вещества без них. Частицы неона представляют собой одиночные атомы, поэтому у них нет постоянного диполя; поэтому такого типа межмолекулярной силы в неоне нет.

Все вещества, в том числе неон, демонстрируют дисперсионные силы. Они являются самым слабым типом межмолекулярных взаимодействий, поскольку они временны, но даже в этом случае их общий эффект достаточен для создания значительного притяжения между частицами. Силы дисперсии возникают из-за беспорядочного движения электронов внутри атома. В любой момент времени на одной стороне атома будет больше электронов, чем на другой, что называется временным диполем. Когда атом испытывает временный диполь, он может повлиять на соседние атомы. Например, если более отрицательная сторона атома приблизится ко второму атому, он оттолкнет электроны, вызвав еще один временный диполь в соседнем атоме. Тогда два атома испытают кратковременное электростатическое притяжение.

Сила дисперсионных сил зависит от количества электронов в частице, поскольку, если электронов больше, есть шанс, что любой временный диполь будет гораздо более значительным. Неон - относительно небольшой атом, содержащий всего 10 электронов, поэтому его дисперсионные силы очень слабые. Даже в этом случае дисперсионные силы неона достаточны, чтобы обеспечить температуру кипения на 23 градуса выше, чем у гелия, который имеет только два электрона. Таким образом, требуется значительно больше энергии, чтобы преодолеть дисперсионные силы в достаточной степени, чтобы позволить атомам разделиться и стать газообразным.