Was sind die Londoner Kräfte in der Chemie?

Londoner Kräfte, auch bekannt als Londoner Dispersionskräfte, sind schwache intermolekulare Kräfte, die Atome oder Moleküle anziehen oder abstoßen. Sie sind nach dem deutschen Physiker Fritz London benannt. Diese Wechselwirkungen kommen zum Tragen, wenn sich augenblickliche Dipole bilden. Dies geschieht, wenn durch die Massenbewegung von Elektronen eine Trennung von positiver und negativer Ladung über ein Molekül erzeugt wird. Londoner Kräfte treten sowohl in unpolaren als auch in polaren Molekülen auf und können den physikalischen Zustand einer chemischen Verbindung beeinflussen.

Ein Dipol liegt vor, wenn ein Teil des Moleküls eine positive Nettoladung und ein anderer Teil eine negative Nettoladung aufweist. Polare Moleküle wie Wasser weisen aufgrund einer inhärenten Ungleichmäßigkeit der Elektronenverteilung über ihre Strukturen permanente Dipole auf. Momentane oder temporäre Dipole können sich auch in unpolaren Molekülen bilden. Diese Art von Dipol entsteht, wenn sich Elektronen ansammeln, eine negative Nettoladung im Bereich größerer Elektronendichte erzeugen und den freigewordenen Bereich mit einer positiven Nettoladung belassen.

Die Kräfte, die zwischen Molekülen mit Dipolen wirken, werden als Van-der-Waals-Kräfte bezeichnet. Die Londoner Streitkräfte sind eine Art Van-der-Waals-Streitmacht. Wenn Moleküle mit augenblicklichen Dipolen nahe beieinander liegen, stoßen sich Bereiche gleicher Ladung und solche entgegengesetzter Ladung gegenseitig an. Der temporäre Dipol eines Moleküls kann auch die Elektronenverteilung eines anderen Moleküls durch elektrostatische Kraft in einen induzierten Dipol formen.

Londoner Kräfte sind die einzigen intermolekularen Kräfte, die zwischen unpolaren Molekülen oder Atomen wirken. Chlor, Brom und Kohlendioxid sind Beispiele für Moleküle, deren Wechselwirkungen durch diese Kräfte beeinflusst werden. In polaren Molekülen können Londoner Kräfte zusätzlich zu den anderen van-der-Waals-Kräften wirken, aber ihr Gesamteffekt ist minimal.

Die Stärke der Londoner Kräfte zwischen Molekülen wird durch die Form und die Anzahl der Elektronen in jedem Molekül bestimmt. Diejenigen mit länglichen Formen können eine größere Ladungstrennung erfahren, was stärkere Londoner Streitkräfte schafft. Größere Moleküle mit mehr Elektronen neigen auch dazu, stärkere Londoner Kräfte zu haben als kleinere, da die größere Anzahl von Elektronen eine größere Potentialdifferenz in der Ladung über das Molekül ermöglicht.

Die physikalischen Eigenschaften von Chemikalien können durch die Stärke der Dispersionskräfte stark beeinflusst werden. Zum Beispiel existiert Neopentan als Gas bei Raumtemperatur, während n- Pentan, eine andere Chemikalie, die genau die gleiche Anzahl und Art von Atomen enthält, eine Flüssigkeit ist. Der Unterschied ist auf die Molekülform zurückzuführen. Obwohl beide Verbindungen unpolar sind, haben n- Pentan-Moleküle eine längliche Form, die ihnen stärkere Londoner Kräfte und eine größere Kontaktierbarkeit verleiht. Ebenso ist es für Brom einfacher, eine Flüssigkeit zu bilden, als für Chlor, da Brom als größeres Molekül stärkere Londoner Kräfte besitzt als Chlor.

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