Міжмолекулярні сили - це сили між молекулами. Порівняно з силами, які утримують молекулу разом, вони, як правило, відносно слабкі, хоча в кінцевому рахунку це сили, які утримують молекули в рідинах і твердих тілах. Міцність міжмолекулярних матеріалів у речовині визначає такі фізичні властивості, як температура кипіння та температура плавлення. Слабкість міжмолекулярних сил у пропані допомагає пояснити, чому це газ при кімнатній температурі та атмосферному тиску.
Природа пропану
Пропан має молекулярну формулу C3H8: три атоми вуглецю та 8 атомів водню. Три атоми вуглецю утворюють єдиний ланцюг із трьома воднями на вуглеці на кожному кінці та двома воднями на середньому вуглеці. Атоми на кожному кінці єдиного зв’язку можуть обертатися, тому атоми на обох кінцях обох зв’язків обертаються при кімнатній температурі. У газовій фазі молекули дезорганізовано літають.
Розподіл електронів
Ми любимо думати про електрони як про частинки, але насправді вони поводяться певним чином як хвилі, а іншими способами як частинки. Отже, ми ніколи не можемо знати одночасно імпульс електрона та його положення. Електрони розподілені навколо ядра подібно до постійно мінливої хмари. Хоча в середньому електрони будуть розподілені рівномірно, в будь-який момент може виникнути дисбаланс, з перевищенням негативного заряду в одному регіоні та зменшенням негативного заряду в інший. Молекула дуже швидко перетвориться на диполь, із чистим негативним зарядом в одній області та чистим позитивним зарядом в іншій.
Лондонські дисперсійні сили
Притягуються протилежні заряди; як звинувачення відбивають. Коли дві молекули наближаються одна до одної, миттєвий диполь в одній молекулі буде притягувати протилежні заряди в іншій молекулі і створювати слабкий диполь у своєму сусіді. Зараз два слабких диполя приваблюють один одного. Хоча миттєвий диполь першої і надалі буде змінюватися, індукований диполь у другій молекулі буде наслідувати цей приклад, тому слабке тяжіння між двома молекулами буде зберігатися. Цей тип міжмолекулярної взаємодії називається дисперсійною силою Лондона. Як правило, більші молекули легше поляризувати, тому вони відчувають сильніші лондонські сили, ніж менші молекули.
Лондонські війська в Пропані
Лондонські сили - це єдина міжмолекулярна сила, яку відчувають молекули пропану. Молекули пропану відносно невеликі, тому лондонські сили між ними слабкі - занадто слабкі, щоб утримувати їх у твердій або рідкій фазі при кімнатній температурі. Щоб перетворити пропан у рідину, його потрібно охолодити, що змушує молекули рухатися повільніше; при дуже низьких температурах навіть слабкі лондонські взаємодії можуть утримувати молекули пропану разом. Отже, стиснення пропану перетворить його в рідину.