Londra özellikleri ve örnekleri zorlar

Londra güçleri, Londra dağılım kuvvetleri veya dipol kaynaklı dipol etkileşimleri en zayıf moleküller arası etkileşimlerdir. Adı, fizikçi Fritz London'un katkıları ve kuantum fiziği alanındaki çalışmalarından kaynaklanıyor..

Londra kuvvetleri, yapıları ve atomları kalıcı dipol oluşumunu imkansız kılan moleküllerin nasıl etkileşime girdiğini açıklar; yani temel olarak apolar moleküller veya soy gazlardan izole edilmiş atomlar için geçerlidir. Diğer Van der Waals kuvvetlerinin aksine, çok kısa mesafeler gerektirir.

Londra kuvvetlerinin iyi bir fiziksel benzetmesi Velcro kapatma sisteminin çalışmasında bulunabilir (üst resim). Kancalarla işlenen kumaşın bir tarafına ve diğer elyaf ile işlenen kumaşın bir tarafına bastırılarak, kumaşların alanı ile orantılı olan çekici bir kuvvet oluşturulur..

Her iki taraf da mühürlendiğinde, birbirlerini ayırmaları için etkileşimlerini (parmaklarımızla yaptıkları) engellemek için bir kuvvet uygulanmalıdır. Aynı şey moleküller için de geçerli: ne kadar hacimli veya yassı olursa, çok kısa mesafelerde moleküller arası etkileşimleri o kadar büyük olur.

Bununla birlikte, bu molekülleri, etkileşimlerinin kayda değer olması için yeterince yakın bir mesafeye yaklaştırmak her zaman mümkün değildir..

Bu durumda, çok düşük sıcaklıklara veya çok yüksek basınçlara ihtiyaç duyarlar; gazlar böyledir. Ayrıca, bu tip etkileşimler sıvı maddelerde (n-heksan gibi) ve katılarda (iyot gibi) bulunabilir..

indeks

• 1 özellikleri
  • 1.1 Düzgün yük dağılımı
  • 1.2 Polarize edilebilirlik
  • 1.3 Mesafeyle ters orantılıdır.
  • 1.4 Moleküler kütle ile doğru orantılıdır.
• 2 Londra kuvvetlerine örnekler
  • 2.1 Doğada
  • 2.2 Alkanlar
  • 2.3 Halojenler ve gazlar
• 3 Kaynakça

özellikleri

Bir molekülün hangi özellikleri olması gerekir ki Londra kuvvetleri arasında etkileşime girebilsin mi? Cevap, herkesin yapabileceğidir, ancak kalıcı bir dipol momenti olduğunda, dipol-dipol etkileşimleri, dispersiyon etkileşimlerinden daha fazla baskın hale gelir ve maddelerin fiziksel yapısına çok az katkıda bulunur..

Yüksek oranda elektronegatif atom bulunmayan veya elektrostatik yük dağılımı homojen olan yapılarda elektronlarda zengin (δ-) veya fakir (δ +) sayılabilecek bir son veya bölge yoktur..

Bu durumlarda, başka tür güçlerin müdahale etmesi gerekir, aksi halde bu bileşikler, üzerinde hangi basınç veya sıcaklık koşullarının çalıştığına bakılmaksızın, yalnızca gaz fazında var olabilir..

Homojen yük dağılımı

Neon veya argon gibi izole edilmiş iki atom homojen yük dağılımına sahiptir. Bu, A, üst resimde görülebilir. Merkezdeki beyaz daireler, atomlar için çekirdeği veya moleküller için moleküler iskeleti temsil eder. Bu yük dağılımı yeşil renkli elektron bulutu olarak düşünülebilir..

Asil gazlar neden bu homojenliği sağlıyor? Elektronik katmanları tamamen dolduruldukları için elektronları, tüm yörüngelerde çekirdeğin çekim yükünü teorik olarak hissetmek zorundadır..

Atomik oksijen (O) gibi diğer gazların aksine, tabakası eksiktir (elektronik konfigürasyonunda gözlenir) ve onu diyatomik molekülü O oluşturmaya zorlar.₂ bu eksikliği telafi etmek.

A'nın yeşil halkaları ayrıca küçük veya büyük moleküller olabilir. Elektron bulutu, onu oluşturan tüm atomların, özellikle de daha elektronegatif olanların etrafında yuvarlanır. Bu atomların etrafında bulut konsantre olacak ve daha negatif olacak, diğer atomların da elektronik bir eksikliği olacak.

Bununla birlikte, bu bulut statik değil dinamiktir, bu nedenle bir noktada δ- ve δ + kısa bölgeleri ve denilen bir fenomen olacaktır. polarizasyon.

polarizebilite

A'da yeşil renk bulutu, negatif yükün homojen dağılımını gösterir. Bununla birlikte, çekirdek tarafından uygulanan pozitif çekim kuvveti, elektronlar üzerinde salınım yapabilir. Bu, bulutun deformasyonuna neden olarak thus-, mavi ve δ +, sarı bölgeler yaratır..

Atom veya moleküldeki bu ani dipol momenti bitişik bir elektronik bulutu çarpıtabilir; Başka bir deyişle, komşusunda ani bir dipol oluşturur (B, üstten görüntü)..

Bunun nedeni, bölgenin komşu bulutu dist-bozması, elektronlarının elektrostatik itiş hissetmesi ve zıt kutuplara yönelmesi δ+.

Pozitif ve negatif kutupların, kalıcı dipol momentleri olan moleküller gibi nasıl hizalandığını not edin. Elektronik bulut ne kadar hacimli olursa, çekirdek onu o kadar homojen tutacaktır; ve ayrıca, C de görüldüğü gibi, aynı deformasyon.

Bu nedenle, atomların ve küçük moleküllerin ortamlarındaki herhangi bir parçacık tarafından polarize olma ihtimalleri daha düşüktür. Bu duruma bir örnek, küçük hidrojen molekülü H tarafından gösterilmektedir.₂.

Yoğunlaştırmak veya hatta kristalize etmek için moleküllerini fiziksel olarak etkileşime zorlamak için aşırı basınçlara ihtiyacı vardır.

Mesafe ile ters orantılıdır

Etraflarında başkalarını indükleyen ani dipoller oluşsa bile, atomları veya molekülleri bir arada tutmak için yeterli değildir..

B'de bir mesafe var d Bu iki bulutlar ve onların iki çekirdeğini ayıran. Böylece her iki dipol de belli bir süre kalabilir. d çok küçük olmalı.

Bu koşul, malzemelerin fiziksel özellikleri üzerinde gözle görülür bir etkiye sahip olması için Londra kuvvetlerinin önemli bir özelliği (Velcro kapanmasını hatırlayın) olarak yerine getirilmelidir..

bir kere d küçük olduğunda B'nin solundaki çekirdekler, komşu atomun veya molekülün mavi bölgesini attract- çekmeye başlayacaktır. Bu, C'de görüldüğü gibi bulutu deforme edecektir (çekirdek artık merkezde değil sağdadır). Sonra, bulutların hem temas ettiği hem de "sıçradığı", ama bir süre onları bir arada tutacak kadar yavaş bir nokta var..

Bu nedenle, Londra kuvvetleri mesafe ile ters orantılıdır. d. Aslında, faktör eşittir d⁷, bu yüzden hem atomlar hem de moleküller arasındaki mesafenin asgari bir değişimi Londra'nın dağılmasını zayıflatacak ya da güçlendirecektir..

Moleküler kütle ile doğru orantılıdır.

Bulutların boyutu nasıl daha kolay kutuplanır hale getirilir? Elektronların eklenmesi ve bunun için çekirdeğin daha fazla proton ve nötron içermesi, böylece atom kütlesini arttırması; ya da molekülün iskeletine atomlar ekleyerek, bunun sonucunda molekül kütlesi artacaktır.

Bu şekilde, çekirdeğin veya moleküler iskeletin, elektronik bulutu her zaman tek biçimli tutması daha düşük olacaktır. Bu nedenle, A, B ve C olarak kabul edilen yeşil daireler ne kadar büyük olursa, o kadar kutuplaşabilirler ve Londra kuvvetleri ile etkileşimleri o kadar büyük olacaktır..

Bu etki B ve C arasında açıkça gözlenir ve dairelerin çapı daha büyük olsaydı daha da fazla olabilirdi. Bu akıl yürütme, birçok bileşiğin fiziksel özelliklerini moleküler kütlelerine göre açıklamak için anahtardır..

Londra kuvvetlerine örnekler

Doğada

Günlük yaşamda, ilk olarak, mikroskobik dünyaya girmeye gerek kalmadan Londra'nın dağılma kuvvetlerinin sayısız örneği var..

En yaygın ve şaşırtıcı örneklerden biri, kertenkeleler (üst görüntü) olarak bilinen sürüngenlerin bacaklarında ve birçok böcekde (Örümcek Adam'da) bulunur..

Bacaklarında, binlerce küçük filamentin çıkıntı yaptığı pedleri vardır. Resimde bir kayanın yamacında poz gecko görebilirsiniz. Bunu başarmak için, kaya ile bacaklarının lifleri arasındaki moleküller arası kuvvetleri kullanır..

Bu filamentlerin her biri, küçük sürüngenlerin ölçeklendiği yüzeyle zayıf bir şekilde etkileşime girer, ancak binlerce olduklarından, bacaklarının alanı ile orantılı bir kuvvet uygularlar, bağlı kalmaya ve tırmanmaya devam edebilecek kadar güçlüdürler. Geckos ayrıca kristaller gibi pürüzsüz ve mükemmel yüzeyler tırmanma yeteneğine de sahiptir..

alkanlar

Alkanlar, Londra kuvvetleri tarafından da etkileşime giren doymuş hidrokarbonlardır. Moleküler yapıları, basit bağlarla bağlanmış basit karbonlardan ve hidrojenden oluşur. Elektronegatifliklerin C ve H arasındaki farkın çok küçük olduğu göz önüne alındığında, bunlar apolar bileşiklerdir..

Peki, metan, CH₄, hepsinin en küçük hidrokarbonu, -161.7ºC'de kaynar. İskelete C ve H eklendikçe, daha yüksek moleküler kütlelere sahip diğer alkanlar elde edilir..

Bu şekilde etan (-88.6ºC), bütan (-0.5ºC) ve oktan (125.7ºC) ortaya çıkar. Alkanlar ağırlaştıkça kaynama noktalarının nasıl arttığına dikkat edin.

Bunun nedeni, elektronik bulutlarının daha polarize edilebilir olmaları ve yapılarının, molekülleri arasındaki teması artıran daha büyük bir yüzey alanına sahip olmalarıdır..

Oktan, bir apolar bileşik olmasına rağmen, sudan daha yüksek bir kaynama noktasına sahiptir.

Halojenler ve gazlar

Londra kuvvetleri ayrıca birçok gaz halinde bulunur. Örneğin, N molekülleri₂, 'H₂, CO₂, F₂, Cı₂ ve bütün soy gazlar, bu kuvvetlerle etkileşime girerler çünkü ani dipollere maruz kalabilen ve kutuplaşmaya neden olabilecek homojen elektrostatik dağılım gösterirler..

Asil gazlar He (helyum), Ne (neon), Ar (argon), Kr (kripton), Xe (xenon) ve Rn'dir (radon). Soldan sağa, atom kütlelerinin artmasıyla kaynama noktaları artar: -269, -246, -186, -152, -108 ve -62 ºC.

Halojenler ayrıca bu kuvvetlerle etkileşime girerler. Flor, oda sıcaklığında, aynı klor gibi bir gazdır. Daha büyük atom kütlesi olan brom, kırmızımsı bir sıvı olarak normal koşullardadır ve iyot, nihayetinde, diğer halojenlerden daha ağır olduğu için hızlı bir şekilde süblime olan mor bir katı oluşturur..

referanslar

1. Whitten, Davis, Peck ve Stanley. Kimya. (8. basım). CENGAGE Öğrenme, s. 452-455.
2. Ángel Méndez. (22 Mayıs 2012). Dağılma kuvvetleri (Londra'dan). Alınan kaynak: quimica.laguia2000.com
3. Londra Dağılma Kuvvetleri. Alınan kaynak: chem.purdue.edu
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 Haziran 2018). 3 Moleküller Arası Kuvvet Türleri. Alınan adres: thoughtco.com
5. Ryan Ilagan ve Gary L Bertrand. Londra Dağılım Etkileşimleri. Alındığı kaynak: chem.libretexts.org
6. ChemPages Netorials. Londra kuvvetleri. Aldığı kaynak: chem.wisc.edu
7. Kamereon. (22 Mayıs 2013). Gecko: Gecko ve Van der Waals kuvvetleri. Alınan kaynak: almabiologica.com