Kaj so londonske sile v kemiji?

Londonske sile, znane tudi kot londonske disperzijske sile, so šibke medmolekularne sile, ki privlačijo ali odbijajo atome ali molekule. Poimenovani so po nemškem fiziku Fritzu Londonu. Te interakcije pridejo v poštev, ko nastanejo trenutni dipoli, kar se zgodi, ko se zaradi gibanja mase elektronov ustvari ločitev pozitivnega in negativnega naboja v molekuli. Londonske sile se pojavljajo tako v nepolarnih kot polarnih molekulah in lahko vplivajo na fizično stanje kemične spojine.

Dipol obstaja, ko ima del molekule neto pozitiven naboj, drugi del pa neto negativni naboj. Polarne molekule, kot je voda, imajo trajne dipole zaradi neenakomerne porazdelitve elektronov po njihovih strukturah. V nepolarnih molekulah se lahko tvorijo tudi trenutni ali začasni dipoli. Ta vrsta dipola nastane, ko se elektroni združijo in ustvarijo neto negativni naboj v območju večje elektronske gostote in pustijo izpraznjeno območje z neto pozitivnim nabojem.

Sile, ki delujejo med molekulami z dipoli, so skupaj znane kot van der Waalsove sile. Londonske sile so vrsta Van der Waalsovih sil. Ko se molekule s trenutnimi dipoli približajo druga drugi, se področja enakega naboja odbijajo, tista z nasprotnim nabojem pa se privlačijo. Začasni dipol ene molekule lahko z elektrostatično silo oblikuje tudi porazdelitev elektronov druge molekule v inducirani dipol.

Londonske sile so edine medmolekularne sile, ki delujejo med molekulami ali atomi, ki so nepolarni. Klor, brom in ogljikov dioksid so vsi primeri molekul, katerih interakcije oblikujejo te sile. V polarnih molekulah lahko londonske sile delujejo poleg drugih van der Waalsovih sil, vendar je njihov splošni učinek minimalen.

Moč Londonskih sil med molekulami je določena z obliko in številom elektronov v vsaki molekuli. Tisti z podolgovatimi oblikami lahko doživijo večjo ločitev naboja, kar ustvarja močnejše londonske sile. Večje molekule z več elektroni imajo tudi močnejše londonske sile kot manjše, saj večje število elektronov omogoča večjo potencialno razliko v naboju v molekuli.

Moč disperzijskih sil lahko močno vpliva na fizikalne lastnosti kemikalij. Na primer, neopentan obstaja kot plin pri sobni temperaturi, medtem ko je n-pentan, druga kemikalija, ki vsebuje popolnoma enako število in vrste atomov, tekočina. Razlika je posledica molekularne oblike. Čeprav sta obe spojini nepolarni, imajo molekule n-pentana podolgovato obliko, ki jima daje močnejše londonske sile in večjo sposobnost stika. Podobno je bromu lažje tvoriti tekočino kot kloru, ker ima brom kot večja molekula močnejše londonske sile kot klor.