Intermolekylära krafter i strukturen av propan

Intermolekylära krafter är krafter mellan molekyler. Jämfört med de krafter som håller en molekyl tillsammans är de vanligtvis relativt svaga, även om de i slutändan är de krafter som håller molekyler i vätskor och fasta ämnen tillsammans. Styrkan hos de intermolekylära materialen i ett ämne bestämmer fysiska egenskaper som kokpunkt och smältpunkt. Det är svagheten hos de intermolekylära krafterna i propan som hjälper till att förklara varför det är en gas vid rumstemperatur och atmosfärstryck.

Propan har molekylformeln C3H8: tre kolatomer och 8 väteatomer. De tre kolatomerna bildar en enda kedja med tre väten på kolet i vardera änden och två väten på det mellersta kolet. Atomerna i vardera änden av en enda bindning kan rotera, så atomerna i vardera änden av båda bindningarna roterar vid rumstemperatur. I gasfasen flyger molekylerna på ett oorganiserat sätt.

Vi gillar att tänka på elektroner som partiklar, men egentligen beter de sig på vissa sätt som vågor och på andra sätt som partiklar. Följaktligen kan vi aldrig känna till både en elektronmoment och dess position samtidigt. Elektronerna är fördelade runt en kärna som ett konstant skiftande moln. Även om elektronerna i genomsnitt kommer att fördelas jämnt, kan det vid varje givet ögonblick finnas ett obalans, med ett överskott av negativ laddning i en region och en minskning av negativ laddning i annan. Molekylen kommer mycket kort att bli en dipol, med en nettoladdning i ett område och en nettopositiv laddning i ett annat.

Motsatta laddningar lockar; som avgifter stöter bort. När två molekyler närmar sig varandra, kommer en ögonblicklig dipol i en molekyl att locka motsatta laddningar i den andra molekylen och skapa en svag dipol i sin granne. De två svaga dipolerna lockar nu varandra. Även om den första ögonblickliga dipolen kommer att fortsätta att förändras, kommer den inducerade dipolen i den andra molekylen att följa, så den svaga attraktionen mellan de två molekylerna kommer att bestå. Denna typ av intermolekylär interaktion kallas en dispersionskraft i London. Generellt sett är större molekyler lättare att polarisera, så de upplever starkare London-krafter än mindre molekyler.

Londons styrkor är den enda intermolekylära kraften som propanmolekyler upplever. Propanmolekyler är relativt små, så Londonkrafterna mellan dem är svaga - för svaga för att hålla dem i fast eller flytande fas vid rumstemperatur. För att göra propan till en vätska måste du kyla ner det, vilket får molekylerna att röra sig långsammare; vid mycket kalla temperaturer kan även de svaga interaktionerna i London hålla propanmolekylerna ihop. Komprimering av propan förvandlar därför den till en vätska.