Londons spridningskrafter, uppkallade efter den tysk-amerikanska fysikern Fritz London, är en av de tre Van der Waals intermolekylära krafterna som håller samman molekyler. De är de svagaste av de intermolekylära krafterna men stärks när atomerna vid krafterna ökar i storlek. Medan de andra Van der Waals-krafterna är beroende av elektrostatisk attraktion som involverar polarladdade molekyler, finns Londons dispersionskrafter även i material som består av neutrala molekyler.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Londons dispersionskrafter är intermolekylära attraktionskrafter som håller molekyler ihop. De är en av tre Van der Waals-krafter men är den enda kraft som finns i material som inte har polära dipolmolekyler. De är de svagaste av de intermolekylära krafterna men blir starkare eftersom storleken på atomerna i a molekyl ökar, och de spelar en roll i de fysiska egenskaperna hos material med tung atomer.
Van der Waals styrkor
De tre intermolekylära krafterna som först beskrevs av den holländska fysikern Johannes Diderik Van der Waals är dipol-dipolkrafter, dipolinducerade dipolkrafter och London-dispersionskrafter. Dipol-dipolkrafter som involverar en väteatom i molekylen är exceptionellt starka, och de resulterande bindningarna kallas vätebindningar. Van der Waals-krafter hjälper till att ge material sina fysiska egenskaper genom att påverka hur molekyler i ett material interagerar och hur starkt de hålls samman.
Intermolekylära bindningar som involverar dipolkrafter är alla baserade på elektrostatisk attraktion mellan laddade molekyler. Dipolmolekyler har en positiv och en negativ laddning i motsatta ändar av molekylen. Den positiva änden av en molekyl kan locka den negativa änden av en annan molekyl för att bilda en dipol-dipolbindning.
När neutrala molekyler finns i materialet förutom dipolmolekyler, inducerar laddningarna av dipolmolekylerna en laddning i de neutrala molekylerna. Till exempel, om den negativt laddade änden av en dipolmolekyl kommer nära en neutral molekyl, den negativa laddningen stöter bort elektronerna och tvingar dem att samlas på neutrala sidan molekyl. Som ett resultat utvecklar sidan av den neutrala molekylen nära dipolen en positiv laddning och attraheras av dipolen. De resulterande bindningarna kallas dipolinducerade dipolbindningar.
Londons dispersionskrafter kräver inte att en polär dipolmolekyl är närvarande och verkar i alla material, men de är vanligtvis mycket svaga. Kraften är starkare för större och tyngre atomer med många elektroner än för små atomer, och den kan bidra till materialets fysiska egenskaper.
London Dispersion Force Detaljer
Londons dispersionskraft definieras som en svag attraktionskraft på grund av tillfällig bildning av dipoler i två intilliggande neutrala molekyler. De resulterande intermolekylära bindningarna är också tillfälliga, men de bildas och försvinner kontinuerligt, vilket resulterar i en övergripande bindningseffekt.
De tillfälliga dipolerna bildas när elektronerna i en neutral molekyl av en slump samlas på ena sidan av molekylen. Molekylen är nu en tillfällig dipol och kan antingen inducera en annan temporär dipol i en angränsande molekyl eller lockas till en annan molekyl som har bildat en temporär dipol på egen hand.
När molekyler är stora med många elektroner ökar sannolikheten för att elektronerna bildar en ojämn fördelning. Elektronerna är längre bort från kärnan och hålls löst. Det är mer troligt att de samlas tillfälligt på ena sidan av molekylen, och när en tillfällig dipol bildas är det mer sannolikt att elektronerna i närliggande molekyler bildar en inducerad dipol.
I material med dipolmolekyler dominerar de andra Van der Waals-krafterna, men för tillverkade material upp helt av neutrala molekyler är Londons dispersionskrafter den enda aktiva intermolekylära krafter. Exempel på material som består av neutrala molekyler inkluderar ädelgaser såsom neon, argon och xenon. Londons dispersionskrafter är ansvariga för att gaserna kondenseras till vätskor eftersom inga andra krafter håller gasmolekylerna ihop. De lättaste ädelgaserna, såsom helium och neon, har extremt låga kokpunkter eftersom Londons dispersionsstyrkor är svaga. Stora, tunga atomer som xenon har en högre kokpunkt på grund av Londons dispersiva krafter är starkare för stora atomer, och de drar samman atomerna för att bilda en vätska vid en högre temperatur. Även om de vanligtvis är relativt svaga, kan Londons dispersionskrafter göra skillnad i det fysiska beteendet hos sådana material.
