Londonske disperzijske sile, poimenovane po nemško-ameriškem fiziku Fritzu Londonu, so ena izmed treh Van der Waalsovih medmolekularnih sil, ki molekule držijo skupaj. So najšibkejše medmolekularne sile, vendar se krepijo, ko se atomi na izvoru sil povečajo. Medtem ko so druge Van der Waalsove sile odvisne od elektrostatične privlačnosti, ki vključuje polarno nabite molekule, so londonske disperzijske sile prisotne tudi v materialih, sestavljenih iz nevtralnih molekul.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Londonske disperzijske sile so medmolekularne privlačne sile, ki molekule držijo skupaj. So ena od treh Van der Waalsovih sil, vendar so edina sila, ki je prisotna v materialih, ki nimajo molekul polarnih dipolov. So najšibkejše medmolekularne sile, vendar postajajo močnejše, ko velikost atomov v a molekula se poveča in imajo vlogo pri fizičnih lastnostih materialov s težkimi atomi.
Van der Waalsove sile
Tri intermolekularne sile, ki jih je prvi opisal nizozemski fizik Johannes Diderik Van der Waals, so dipol-dipolne sile, dipol-inducirane dipolne sile in londonske disperzijske sile. Dipol-dipolne sile, ki v molekuli vključujejo atom vodika, so izjemno močne in nastale vezi se imenujejo vodikove vezi. Van der Waalsove sile pomagajo materialom dati njihove fizikalne značilnosti, tako da vplivajo na to, kako molekule materiala medsebojno delujejo in kako močno so držane skupaj.
Vse medmolekularne vezi, ki vključujejo dipolne sile, temeljijo na elektrostatični privlačnosti med nabitimi molekulami. Dipolne molekule imajo pozitiven in negativen naboj na nasprotnih koncih molekule. Pozitivni konec ene molekule lahko privabi negativni konec druge molekule, da tvori dipol-dipolno vez.
Ko so v materialu poleg dipolnih molekul prisotne tudi nevtralne molekule, naboji dipolnih molekul v nevtralnih molekulah povzročijo naboj. Če se na primer negativno nabit konec molekule dipola približa nevtralni molekuli, negativni naboj odbija elektrone in jih sili, da se zberejo na skrajni strani nevtralnega polja molekula. Kot rezultat, stran nevtralne molekule blizu dipola razvije pozitiven naboj in ga privlači dipol. Nastale vezi se imenujejo dipolno inducirane dipolne vezi.
Londonske disperzijske sile ne zahtevajo prisotnosti molekule polarnega dipola v vseh materialih, vendar so običajno zelo šibke. Sila je močnejša pri večjih in težjih atomih z veliko elektroni kot pri majhnih atomih in lahko prispeva k fizičnim značilnostim materiala.
Podrobnosti o londonski disperzijski sili
Londonska disperzijska sila je opredeljena kot šibka privlačna sila zaradi začasne tvorbe dipolov v dveh sosednjih nevtralnih molekulah. Nastale medmolekularne vezi so tudi začasne, vendar neprestano nastajajo in izginjajo, kar ima za posledico splošni učinek vezi.
Začasni dipoli nastanejo, ko se elektroni nevtralne molekule po naključju zberejo na eni strani molekule. Molekula je zdaj začasni dipol in lahko bodisi inducira drugi začasni dipol v sosednji molekuli bodisi ga privlači druga molekula, ki je sama ustvarila začasni dipol.
Ko so molekule velike z veliko elektroni, se poveča verjetnost, da elektroni tvorijo neenakomerno porazdelitev. Elektroni so bolj oddaljeni od jedra in so ohlapno zadržani. Verjetneje je, da se bodo začasno zbrali na eni strani molekule, in ko nastane začasni dipol, je verjetneje, da elektroni sosednjih molekul tvorijo inducirani dipol.
V materialih z dipolnimi molekulami prevladujejo druge Van der Waalsove sile, vendar za izdelane materiale popolnoma nevtralne molekule so londonske disperzijske sile edina aktivna intermolekularna sila sile. Primeri materialov, sestavljenih iz nevtralnih molekul, vključujejo plemenite pline, kot so neon, argon in ksenon. Londonske disperzijske sile so odgovorne za kondenzacijo plinov v tekočinah, ker nobena druga sila ne drži molekul plina skupaj. Najlažji žlahtni plini, kot sta helij in neon, imajo izredno nizka vrelišča, ker so londonske disperzijske sile šibke. Veliki, težki atomi, kot je ksenon, imajo višje vrelišče, ker londonske disperzivne sile so močnejši za velike atome in atome vlečejo skupaj, da tvorijo tekočino na višjem temperatura. Čeprav so londonske disperzijske sile običajno razmeroma šibke, lahko vplivajo na fizično vedenje takšnih materialov.