Pasukan London

Pasukan London adalah interaksi lemah intermolecular. Sumber: Riccardo Rovinetti, Wikimedia Commons

Apa kuasa London?

The Pasukan London, Kekuatan penyebaran London atau interaksi dipole yang disebabkan, adalah jenis interaksi intermolecular yang paling lemah. Nama beliau disebabkan oleh sumbangan ahli fizik teori Fritz London (1900-1954) dan kajiannya dalam bidang Fizik Kuantum.

Pasukan London menerangkan bagaimana molekul berinteraksi dengan struktur dan atom yang membuat pembentukan dipole kekal; iaitu, secara asasnya terpakai kepada molekul apolar atau atom yang diasingkan dari gas mulia.

Tidak seperti pasukan van der Waals yang lain, ini memerlukan jarak yang sangat pendek.

Ciri -ciri pasukan London

Pengagihan caj homogen. Sumber: Gabriel Bolívar

Ciri -ciri apa yang harus dimiliki oleh molekul sehingga dapat berinteraksi melalui pasukan London? Jawapannya ialah sesiapa sahaja boleh melakukannya, tetapi apabila terdapat momen dipole kekal, interaksi jenis dipole-dipolo mendominasi dan bukannya penyebaran, menyumbang sangat sedikit kepada sifat fizikal bahan tersebut.

Dalam struktur di mana tidak ada atom elektronegatif atau pengedaran beban elektrostatiknya adalah homogen, tidak ada akhir atau rantau yang boleh dianggap kaya (δ-) atau miskin (δ+) dalam elektron.

Dalam kes ini, jenis kuasa lain mesti campur tangan, atau sebaliknya sebatian ini hanya boleh wujud dalam fasa gas, tanpa mengira keadaan tekanan atau suhu yang beroperasi pada mereka.

Pengagihan beban homogen

Dua atom terpencil, seperti neon atau argon, mempunyai taburan beban homogen. Ini dapat dilihat dalam imej yang unggul. Lingkaran putih di pusat mewakili nukleus, untuk atom, atau rangka molekul, untuk molekul. Pengagihan beban ini boleh dianggap sebagai awan elektron hijau.

Mengapa gas mulia memenuhi homogen ini? Kerana mereka mempunyai lapisan elektronik mereka sepenuhnya penuh, jadi elektron mereka secara teorinya mesti merasa sama tarikan beban nukleus di semua orbital.

Sebaliknya, untuk gas lain seperti oksigen atom (O), lapisannya tidak lengkap (yang diperhatikan dalam konfigurasi elektroniknya) dan memaksa ia membentuk molekul diatom atau₂ Untuk mengimbangi kekurangan ini.

Lingkaran hijau A juga boleh menjadi molekul, kecil atau besar. Elektron orbitnya awan di sekeliling semua atom yang membuatnya, terutamanya mengenai elektronegatif yang paling. Di sekeliling atom -atom ini awan akan menumpukan perhatian dan akan lebih negatif, sementara atom -atom lain akan mengalami kekurangan elektronik.

Boleh melayani anda: ikatan kovalen bukan -polar

Walau bagaimanapun, awan ini tidak statik tetapi dinamik, jadi pada suatu ketika, kawasan ringkas δ- dan δ+akan dibentuk, dan fenomena yang dipanggil akan berlaku Polarisasi.

Polarizability

Di awan hijau menunjukkan taburan beban negatif homogen. Walau bagaimanapun, daya tarikan positif yang dikenakan oleh nukleus boleh berkisar pada elektron. Ini menyebabkan ubah bentuk awan sehingga mewujudkan δ-wilayah, biru, dan δ+, kuning.

Momen dipole secara tiba -tiba di atom atau molekul boleh memesongkan awan elektronik bersebelahan; Dengan kata lain, ia mendorong dipole tiba -tiba di jirannya (b, imej unggul).

Ini kerana rantau δ-mengganggu awan jiran, elektron-elektronnya merasakan penolakan elektrostatik dan berorientasikan di tiang yang bertentangan, yang muncul δ+.

Perhatikan bagaimana tiang positif diselaraskan dengan negatif, seperti molekul dengan momen dipol tetap. Semakin besar awan elektronik, semakin banyak kesukaran nukleus akan menjadikannya homogen di ruang angkasa; Dan di samping itu, ia akan menjadi ubah bentuknya, seperti yang dapat dilihat di C.

Oleh itu, atom dan molekul kecil lebih tidak mungkin dipolarisasi oleh mana -mana zarah persekitaran mereka. Contoh untuk keadaan ini digambarkan oleh molekul hidrogen kecil, h₂.

Untuk memeluk, atau lebih, mengkristal, memerlukan tekanan yang terlalu tinggi untuk memaksa molekulnya berinteraksi secara fizikal.

Berkadar songsang dengan jarak

Walaupun dipole segera dibentuk yang mendorong orang lain di sekelilingnya, mereka tidak mencukupi untuk menyimpan atom atau molekul bersama.

Di B ada jarak d yang memisahkan dua awan dan dua nukleus mereka. Jadi kedua -dua dipoles boleh kekal untuk masa yang dipertimbangkan, jarak ini d Ia mesti sangat kecil.

Keadaan ini mesti dipenuhi, ciri penting pasukan London (ingat penutupan Velcro), supaya kesan yang terkenal terhadap sifat fizikal perkara itu dibekalkan.

Sekali d menjadi kecil, teras kiri di b akan mula menarik rantau biru δ- atom jiran atau molekul. Ini akan membentuk semula awan, seperti yang dapat dilihat di C (nukleus tidak lagi berada di tengah tetapi di sebelah kanan).

Boleh melayani anda: alkenes

Kemudian, ada titik di mana kedua -dua awan menyentuh dan "melantun", tetapi cukup kelambatan untuk memiliki mereka bersama -sama dengan masa.

Oleh itu, pasukan London berkadar songsang dengan jarak jauh d. Malah, faktornya sama dengan d⁷, Oleh itu, variasi minimum jarak antara kedua -dua atom atau molekul akan melemahkan atau menguatkan penyebaran London.

Ia berkadar terus dengan jisim molekul

Bagaimana meningkatkan saiz awan supaya mereka lebih mudah terpolarisasi? Menambah elektron, dan untuk itu nukleus mesti mempunyai lebih banyak proton dan neutron, sehingga meningkatkan jisim atom; atau menambahkan atom ke kerangka molekul, yang seterusnya akan meningkatkan jisim molekulnya.

Dengan cara ini, nukleus atau rangka molekul kurang berkemungkinan mengekalkan awan elektronik sepanjang masa mereka. Oleh itu, semakin besar lingkaran hijau yang dipertimbangkan dalam A, B dan C, semakin polarizable mereka akan menjadi dan lebih besar juga akan menjadi interaksi mereka oleh pasukan London.

Kesan ini jelas diperhatikan di antara B dan C, dan lebih -lebih lagi jika lingkarannya berada diameter yang lebih besar. Penalaran ini adalah kunci untuk menerangkan sifat fizikal sebatian banyak bergantung pada massa molekul mereka.

Contoh pasukan London

Contoh semula jadi pasukan London: Kaki Geco

Dalam alam semula jadi

Dalam kehidupan seharian terdapat banyak contoh kuasa penyebaran London tanpa perlu meneroka, pada mulanya, dunia mikroskopik.

Salah satu contoh yang paling biasa dan mengejutkan terdapat di kaki reptilia yang dikenali sebagai GECOS (imej unggul) dan dalam banyak serangga (juga di Spiderman).

Di kaki mereka mereka mempunyai beberapa pad yang beribu -ribu filamen kecil menonjol. Dalam gambar anda dapat melihat geco yang berpose di lereng batu. Untuk mencapai matlamat ini, ia menggunakan kuasa intermolecular antara batu dan filamen kaki mereka.

Setiap filamen ini lemah berinteraksi dengan permukaan di mana reptilia kecil. GECOS juga dapat memanjat permukaan yang lancar dan sempurna seperti kristal.

Ia boleh melayani anda: kalium nitrit (KNO2): struktur, sifat dan kegunaan

Tutup

Alkanes adalah hidrokarbon tepu yang juga berinteraksi oleh pasukan London. Struktur molekulnya hanya terdiri daripada karbon dan hidrogen bersatu dengan ikatan mudah. Oleh kerana perbezaan elektronegativiti antara c dan h sangat kecil, mereka adalah sebatian apolar.

Oleh itu, metana, cho₄, Hidrokarbon terkecil dari semua, bisul pada -161.Ke -7 c. Oleh kerana C dan H ditambah ke kerangka, alkana lain diperolehi dengan jisim molekul yang lebih tinggi.

Dengan cara ini, Ethane timbul (-88.6 c), butana (-0.5 c) dan oktana (125.7 C). Perhatikan bagaimana titik mendidih mereka meningkat apabila alkana menjadi lebih berat.

Ini kerana awan elektronik mereka lebih polarizable dan struktur mereka mempunyai kawasan cetek yang lebih besar, yang meningkatkan hubungan antara molekul mereka.

Octane, walaupun ia adalah sebatian apolar, mempunyai titik mendidih lebih besar daripada air.

Halogen dan gas

Pasukan London juga hadir dalam banyak bahan gas. Contohnya, n molekul₂, H₂, Co₂, F₂, Cl₂ Dan semua gas mulia berinteraksi melalui kuasa -kuasa ini, kerana mereka mempunyai pengedaran elektrostatik homogen, yang mungkin mengalami gambar dan menimbulkan polarisasi.

Gas mulia adalah dia (helium), neon (neon), ar (argon), kr (kripton), xe (xenon) dan rn (radon). Dari kiri ke kanan mata mendidih mereka meningkat dengan peningkatan massa atom: -269, -246, -186, -152, -108, dan -62 ºC.

Halogen juga berinteraksi melalui kekuatan ini. Fluorin adalah gas pada suhu bilik, seperti klorin. Bromin, dengan jisim atom yang lebih besar, berada dalam keadaan normal seperti cecair kemerah -merahan, dan yodium, untuk berakhir, membentuk pepejal ungu yang cepat menyahakamkan kerana ia lebih berat daripada halogen lain.

Rujukan

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia. (8th ed.). Pembelajaran Cengage, p 452-455.
2. Angeles Méndez. (22 Mei 2012). Pasukan Penyebaran (dari London). Pulih dari: kimia.Laguia2000.com
3. Angkatan Penyebaran London. Pulih dari: chem.Purdue.Edu
4. Helmestine, Anne Marie, Ph.D. (22 Jun, 2018). 3 jenis daya intermolecular. Pulih dari: Thoughtco.com
5. Ryan Ilagan & Gary L Bertrand. Interaksi Penyebaran London. Diambil dari: chem.Libretxts.org
6. Chempages NORIALS. Pasukan London. Pulih dari: chem.WISC.Edu
7. Kamereon. (22 Mei 2013). Salamanqueas: Geco dan kuasa Van der Waals. Pulih dari: almabiologica.com