Tanulási célok
- Definiálja a Van der Waals-erőket.
- Írja le a dipól-dipól kölcsönhatásokat.
- Írja le a londoni diszperziós erőket.
Hogyan lehet hűvös maradni?
A mágneses rezonancia képalkotó (NMR) eszközök folyékony nitrogént használnak a szupravezető mágnesek hűtésére. A nitrogén szobahőmérsékleten gáz, és -195,8 ° C-on cseppfolyósodik. Szomszédja a periódusos rendszerben (oxigén) -182,95 ° C-on forr. A nitrogénmolekulák (N 2) közötti kölcsönhatások gyengébbek, ezért a forráspont alacsonyabb. A nem poláros molekulák közötti kölcsönhatások a molekulán belüli elektroningadozás mértékétől függenek.
Van der Waals-erők
Az intermolekuláris erő első típusa Van der Waals erőknek hívják, Johannes van der Waals (1837-1923) holland vegyész után. A Van der Waals-erők a leggyengébb molekulák közötti erő, és dipól-dipólus erőkből és diszperziós erőkből állnak. molekulák. A hidrogén-klorid molekulájának részben pozitív hidrogénatomja és részben negatív klóratomja van. A sok hidrogén-kloridos molekula gyűjteményében úgy igazodnak egymáshoz, hogy a szomszédos molekulák ellentétesen töltött régiói egymás közelében legyenek.
1. ábra: A dipólus-dipólus erők annak eredménye, hogy az egyik dipólus pozitív vége vonzódik a szomszédos dipól negatív végéhez.
A dipól-dipólus erők hasonló jellegűek, de sokkal gyengébbek, mint az ionos kötések.
Londoni diszperziós erők
A diszperziós erőket a van der Waals-erő egyik típusának is tekintik. és az összes intermolekuláris erő közül a leggyengébbek. Fritz London (1900-1954) után gyakran londoni erőknek hívják őket, aki először 1930-ban javasolta létezésüket. A londoni diszperziós erők az intermolekuláris erők, amelyek az atomok és a nempoláris molekulák között az elektronok mozgása következtében fordulnak elő.
A héliumatom elektronfelhője két elektront tartalmaz, amelyek várhatóan térben egyenlően oszlanak el a mag körül. Azonban az adott pillanatban az elektroneloszlás egyenetlen lehet, ami pillanatnyi dipólust eredményez. Ez a gyenge és átmeneti dipólus ezt követően az elektrosztatikus vonzerőn és taszításán keresztül befolyásolja a szomszédos hélium atomokat. Dipólust indukál a közeli héliumatomokon.
2. ábra: Rövid életű vagy pillanatnyi dipólus a héliumatomban.
A pillanatnyi és indukált dipólusok gyengén vonzódnak egymáshoz. A diszperziós erők ereje növekszik, ha az atomokban vagy a nem poláros molekulákban növekszik az elektronok száma. Az alábbi táblázat az egyes olvadáspontok és forráspontok összehasonlítását mutatja.
| Molekula | Elektronok összes száma | Olvadáspont (° C) | Forráspont ( ° C) | Fizikai állapot szobahőmérsékleten |
| F 2 | 18 | -220 | -188 | gáz |
| Cl 2 | 34 | -102 | -34 | gáz |
| Br 2 | 70 | -7 | 59 | folyadék |
| I 2 | 106 | 114 | 184 | szilárd |
A diszperziós erők a legerősebbek a jódmolekulák esetében, mivel ezek rendelkeznek a legnagyobb számú elektronral. A viszonylag erősebb erők olvadási és forráspontokat eredményeznek, amelyek a halogéncsoport közül a legmagasabbak. Ezek az erők elég erősek ahhoz, hogy szobahőmérsékleten szilárd állapotban szorosan egymás mellett tartsák a jódmolekulákat. A diszperziós erők fokozatosan gyengébbek a brómban, a klórban és a fluorban, és ezt folyamatosan alacsonyabb olvadás- és forráspontjuk szemlélteti. A bróm folyadék szobahőmérsékleten, míg a klór és a fluor gázok, amelyek molekulái sokkal távolabb vannak egymástól. Az intermolekuláris erők gázállapotban szinte nem léteznek, ezért a klórban és a fluorban lévő diszperziós erők csak a hőmérséklet csökkenésével mérhetők és folyékony állapotba kondenzálódnak.
Összefoglalás
- A Van der Waals-erők gyenge kölcsönhatások a molekulák között, amelyek dipólusokat tartalmaznak.
- A poláris molekulák állandó dipól-dipól kölcsönhatásokkal rendelkeznek .
- A nem poláros molekulák kölcsönhatásba léphetnek a londoni diszperziós erők révén.
gyakorlat
Az alábbi link segítségével válaszolhat a következő kérdésekre:
- Mik az intermolekuláris attrakciók?
- Mennyire kell hidegnek lennie a héliumnak, mielőtt folyadékot képezne?
- Tud nagy számban A molekulák egy részét diszperziós erők tartják össze?
- A hosszú vékony molekuláknál erősebb vagy gyengébb dipólok fejlődnek-e ki, mint a rövid zsírmolekulákban?
Áttekintés
- Milyen vonzó erők alakulnak ki a poláris molekulák között?
- Mi hozza létre a londoni diszperziós erőket ?
- A londoni diszperziós erők állandóak vagy ideiglenesek?
- A Cl 2 diszperziós erői erősebbek vagy gyengébbek, mint a Br2 esetében?
Szószedet
- dipól-dipólus erők: A vonzó erők, amelyek a poláris molekulák között fordulnak elő
- londoni diszperziós erők : Az atomok és a nonpo között fellépő intermolekuláris erők lar molekulák az elektronok mozgásának eredményeként.
- Van der Waals erők: A leggyengébb intermolekuláris erő, amely dipól-dipól erőkből és diszperziós erőkből áll.