Vad är Londons styrkor inom kemi?

Londonkrafter, även kända som Londons spridningskrafter, är svaga intermolekylära krafter som attraherar eller stöter bort atomer eller molekyler. De är uppkallade efter Fritz London, en tysk fysiker. Dessa interaktioner kommer till spel när momentana dipoler bildas, vilket händer när en separation av positiv och negativ laddning över en molekyl skapas av elektronernas massrörelse. Londonkrafter förekommer i både opolära och polära molekyler och kan påverka en kemisk förenings fysiska tillstånd.

En dipol finns när en del av molekylen har en positiv nettoladdning och en annan del har en negativ nettoladdning. Polära molekyler, såsom vatten, har permanenta dipoler på grund av en inneboende ojämnhet i elektronfördelning över deras strukturer. Momentana eller temporära dipoler kan också bildas i opolära molekyler. Denna typ av dipol skapas när elektroner samlas, vilket skapar en negativ nettoladdning i området med större elektrondensitet och lämnar det lediga området med en positiv nettoladdning.

De krafter som verkar mellan molekyler med dipoler är gemensamt kända som van der Waals-krafter. Londonstyrkor är en typ av Van der Waals styrka. När molekyler med momentana dipoler kommer nära varandra, stöter områden med liknande laddning bort varandra och de med motsatt laddning attraherar varandra. Den tillfälliga dipolen av en molekyl kan också forma elektronfördelningen av en annan molekyl till en inducerad dipol genom elektrostatisk kraft.

Londonkrafter är de enda intermolekylära krafterna som verkar mellan molekyler eller atomer som är opolära. Klor, brom och koldioxid är alla exempel på molekyler vars interaktioner formas av dessa krafter. I polära molekyler kan Londonkrafter verka utöver de andra van der Waals-krafterna, men deras totala effekt är minimal.

Styrkan hos Londonkrafter mellan molekyler bestäms av formen och antalet elektroner i varje molekyl. De med långsträckta former kan uppleva en större separation av laddning, vilket skapar starkare Londonstyrkor. Större molekyler med fler elektroner tenderar också att ha starkare Londonkrafter än mindre, eftersom det större antalet elektroner möjliggör en större potentialskillnad i laddning över molekylen.

Kemikaliers fysikaliska egenskaper kan påverkas djupt av styrkan hos dispersionskrafterna. Till exempel existerar neopentan som en gas vid rumstemperatur, medan n-pentan, en annan kemikalie som innehåller exakt samma antal och typer av atomer, är en vätska. Skillnaden beror på molekylformen. Även om båda föreningarna är opolära, har n-pentanmolekyler en långsträckt form som ger dem starkare Londonkrafter och en större förmåga att få kontakt. På samma sätt är det lättare för brom att bilda en vätska än för klor att göra det, eftersom brom, som den större molekylen, har starkare Londonkrafter än klor.