Лондон има карактеристике и примере
Тхе снаге Лондона, Лондонске дисперзивне силе или дипол-индуковане-диполне интеракције су најслабији тип интермолекуларних интеракција. Његово име је због доприноса физичара Фритза Лондона и његових студија у области квантне физике.
Лондонске снаге објашњавају интеракцију молекула чије структуре и атоми онемогућавају формирање сталног дипола; то јест, у основи се односи на аполарне молекуле или на атоме изоловане из племенитих гасова. За разлику од других Ван дер Ваалсових сила, то захтева екстремно кратке удаљености.
Добра физичка аналогија Лондонских сила може се наћи у раду Велцро система затварања (горња слика). Притиском на једну страну тканине везену кукама, а другу са влакнима, ствара се привлачна сила која је пропорционална површини тканине.
Једном када су обе стране запечаћене, мора се извршити сила како би се супротставиле њиховим интеракцијама (које су направили наши прсти) да би их раздвојили. Исто важи и за молекуле: што су волуминознији или равнији, то су веће интермолекуларне интеракције на веома кратким растојањима..
Међутим, није увек могуће приближити ове молекуле на удаљености која је довољно близу да би њихове интеракције биле значајне.
Када је то случај, оне захтијевају врло ниске температуре или врло високе притиске; као такав је случај са гасовима. Такође, овај тип интеракција може бити присутан у течним супстанцама (као што је н-хексан) и чврстим материјама (као што је јод).
Индек
- 1 Карактеристике
- 1.1 Једнака дистрибуција оптерећења
- 1.2 Поларизабилност
- 1.3 Он је обрнуто пропорционалан удаљености
- 1.4 То је директно пропорционално молекулској маси
- 2 Примери лондонских снага
- 2.1 У природи
- 2.2 Алканес
- 2.3 Халогени и гасови
- 3 Референце
Феатурес
Које карактеристике мора имати један молекул како би могао да комуницира кроз лондонске снаге? Одговор је да свако може то да уради, али када постоји стални диполни моменат, дипол-дипол интеракције преовлађују више него дисперзионе интеракције, доприносећи веома мало физичкој природи супстанци..
У структурама у којима нема високо електронегативних атома или чија је дистрибуција електростатичког набоја хомогена, не постоји крај или регион који се може сматрати богатим (δ-) или сиромашним (δ +) у електронима.
У таквим случајевима мора се интервенирати друга врста сила или у противном ова једињења могу постојати само у гасној фази, без обзира на то који су притисци или температурни увјети на њима..
Хомогена дистрибуција оптерећења
Два изолована атома, као што су неон или аргон, имају хомогену расподелу набоја. Ово се може видети у А, врху слике. Бели кругови у центру представљају језгре, за атоме, или молекуларни костур, за молекуле. Ова дистрибуција набоја може се сматрати облаком електрона зелене боје.
Зашто племенити гасови испуњавају ову хомогеност? Зато што је њихов електронски слој потпуно испуњен, тако да њихови електрони морају теоретски осетити наелектрисање нуклеуса у свим орбиталима једнако.
За разлику од других гасова, као што је атомски кисеоник (О), његов слој је непотпун (који се посматра у електронској конфигурацији) и приморава га да формира дијатомејски молекул О2 да надокнади овај недостатак.
Зелени кругови А могу бити и молекули, мали или велики. Његов облак електрона кружи око свих атома који га чине, посебно оних који су електронегативнији. Око ових атома ће се облак концентрисати и бити негативнији, док ће остали атоми имати електронски недостатак.
Међутим, овај облак није статичан, већ динамичан, тако да ће у неком тренутку бити кратких региона δ- и δ +, и феномен који се зове поларизација.
Поларизабилити
У А облак зелене боје указује на хомогену дистрибуцију негативног набоја. Међутим, позитивна сила привлачења нуклеуса може осцилирати на електронима. Ово узрокује деформацију облака, стварајући тако подручја δ-, плава и δ +, жута.
Овај изненадни диполни моменат у атому или молекулу може искривити суседни електронски облак; другим речима, она изазива изненадни дипол на суседу (Б, горња слика).
То је зато што регион δ- омета сусједни облак, његови електрони осјећају електростатичко одбијање и оријентирани су на супротном полу, појављујући се δ+.
Запазите како се позитивни и негативни полови поравнавају, као и молекули са сталним диполним моментима. Што је електронски облак обимнији, кернел ће га држати хомогеним у простору; и такође, већа деформација исте, као што се види у Ц.
Због тога је мало вероватно да ће атоми и мали молекули бити поларизовани било којом честицом у њиховој околини. Пример за ову ситуацију илуструје мала молекула водоника, Х2.
Да би се кондензовало, или чак више, кристализовало, потребни су јој прекомерни притисци да примора своје молекуле на физичку интеракцију.
То је обрнуто пропорционално удаљености
Чак и ако се формирају тренутни диполи који индукују друге око њих, они нису довољни да држе атоме или молекуле заједно.
У Б постоји удаљеност д који раздваја два облака и њихова два језгра. Тако да оба дипола могу да остану у одређеном времену, на овој удаљености д мора бити врло мала.
Овај услов мора бити испуњен, што је битна карактеристика лондонских снага (запамтите затварање чичак), тако да има приметан утицај на физичке особине материјала.
Једном д бити мали, нуклеус левог у Б ће почети да привлачи плави регион δ- суседног атома или молекула. Ово ће додатно деформисати облак, као што се види на Ц (језгра више није у центру већ десно). Затим, долази тачка у којој оба облака додирују и "одбијају се", али довољно споро да их имају неко време заједно.
Према томе, лондонске снаге су обрнуто пропорционалне удаљености д. У ствари, фактор је једнак д7, тако да ће минимална варијација удаљености између атома или молекула ослабити или ојачати дисперзију Лондона.
Она је директно пропорционална молекуларној маси
Како повећати величину облака како би се лакше поларизирали? Додавање електрона и за то језгро мора имати више протона и неутрона, чиме се повећава атомска маса; или, додавањем атома у скелет молекула, што би заузврат повећало његову молекуларну масу
На тај начин би било мање вероватно да ће језгра или молекуларни костур одржавати униформни електронски облак све време. Дакле, што су већи зелени кругови разматрани у А, Б и Ц, они ће бити поларизабилнији и већа ће бити њихова интеракција од стране лондонских снага.
Овај ефекат се јасно уочава између Б и Ц, и може бити још већи ако су кругови већи у пречнику. Ово размишљање је кључно за објашњење физичких својстава многих једињења у складу са њиховим молекуларним масама.
Примери лондонских снага
У природи
У свакодневном животу постоје безбројни примјери лондонских дисперзионих сила без потребе да се у првом реду упусте у микроскопски свијет..
Један од најчешћих и изненађујућих примјера налази се у ногама гмизаваца познатим као гекоси (на врху слике) иу многим инсектима (такођер у Спидерману).
У својим ногама имају јастучиће од којих излазе на хиљаде малих влакана. На слици можете видети гекона који позира на падини стене. Да би се то постигло, користи се интермолекуларне силе између стијене и влакана његових ногу.
Свака од ових влакана слабо комуницира са површином на којој су мале љуске рептила, али будући да су хиљаде њих, оне врше силу пропорционалну подручју њихових ногу, довољно снажну да остану причвршћене и способне за пењање. Гецоси су такође способни да се пењу глатким и савршеним површинама као што су кристали.
Алканес
Алкани су засићени угљоводоници који такође сарађују са лондонским снагама. Њихове молекуларне структуре састоје се једноставно од угљеника и водоника повезане једноставним везама. С обзиром да је разлика електронегативности између Ц и Х веома мала, то су аполарна једињења.
Дакле, метан, ЦХ4, најмањи угљоводоник, кипи на -161.7ºЦ. Како се Ц и Х додају у костур, добијају се други алкани са вишим молекулским масама.
На тај начин настаје етан (-88,6ºЦ), бутан (-0,5ºЦ) и октан (125,7ºЦ). Обратите пажњу на то како се тачке кључања повећавају док алкани постају тежи.
То је зато што су њихови електронски облаци поларизабилнији и њихове структуре имају већу површину која повећава контакт између њихових молекула.
Октан, иако је аполарни спој, има вишу тачку кључања од воде.
Халогени и гасови
Лондонске снаге су такође присутне у многим гасовитим супстанцама. На пример, Н молекула2, Х2, ЦО2, Ф2, Цл2 и сви племенити гасови, у интеракцији ових сила, јер представљају хомогену електростатичку дистрибуцију, која може претрпети тренутне диполе и довести до поларизације.
Племенити гасови су Хе (хелијум), Не (неон), Ар (аргон), Кр (криптон), Ксе (ксенон) и Рн (радон). Са лева на десно повећавају се тачке кључања са повећањем атомских маса: -269, -246, -186, -152, -108 и -62 ºЦ.
Халогени такође делују кроз ове силе. Флуор је гас на собној температури, као и хлор. Бром, са већом атомском масом, је у нормалним условима као црвенкаста течност, а јод, коначно, формира пурпурну чврсту супстанцу која брзо сублимира јер је тежа од осталих халогена.
Референце
- Вхиттен, Давис, Пецк & Станлеи. Цхемистри (8. изд.). ЦЕНГАГЕ Леарнинг, стр. 452-455.
- Ангелес Мендез. (22. мај 2012). Снаге дисперзије (из Лондона). Добављено из: куимица.лагуиа2000.цом
- Лондон Дисперсион Форцес. Преузето са: цхем.пурдуе.еду
- Хелменстине, Анне Марие, Пх.Д. (22. јун 2018). 3 Врсте међумолекулских сила. Преузето са: тхоугхтцо.цом
- Риан Илаган & Гари Л Бертранд. Лондон Дисперсион Интерацтионс. Преузето са: цхем.либретектс.орг
- ЦхемПагес Неториалс. Лондон Форцес. Преузето са: цхем.висц.еду
- Камереон. (22. мај 2013). Гецко: Гецко и Ван дер Ваалсове снаге. Добављено из: алмабиологица.цом