Leerdoelen
- Definieer Van der Waals-krachten.
- Beschrijf dipool-dipool interacties.
- Beschrijf de Londense dispersiekrachten.
Hoe houd je het koel?
Magnetische resonantiebeeldvormingsapparatuur (NMR) gebruiken vloeibare stikstof om de supergeleidende magneten te koelen. Stikstof is een gas bij kamertemperatuur en wordt vloeibaar bij -195,8 ° C. Zijn buurman op het periodiek systeem (zuurstof) kookt bij -182,95 ° C. De interacties tussen stikstofmoleculen (N 2) zijn zwakker, dus het kookpunt is lager. Interacties tussen niet-polaire moleculen zijn afhankelijk van de mate van elektronenschommeling binnen het molecuul.
Van der Waals-krachten
Het eerste type intermoleculaire kracht is zullen overwegen worden genoemd van der Waals-strijdkrachten, naar de Nederlandse chemicus Johannes van der Waals (1837-1923). Van der Waalskrachten zijn de zwakste intermoleculaire krachten en bestaan uit dipool-dipoolkrachten en dispersiekrachten.
Dipool-dipoolkrachten
Dipool-dipoolkrachten zijn de aantrekkingskrachten die optreden tussen polaire moleculen. Een molecuul waterstofchloride heeft een gedeeltelijk positief waterstofatoom en een gedeeltelijk negatief chlooratoom. In een verzameling van veel waterstofchloridemoleculen zullen ze zichzelf uitlijnen zodat de tegengesteld geladen gebieden van aangrenzende moleculen zich dicht bij elkaar bevinden.
Figuur 1. Dipool-dipoolkrachten zijn het resultaat van de aantrekkingskracht van het positieve uiteinde van een dipool naar het negatieve uiteinde van een naburige dipool.
Dipool-dipoolkrachten zijn vergelijkbaar van aard, maar veel zwakker dan ionische bindingen.
London Dispersion Forces
Dispersiekrachten worden ook beschouwd als een soort van der Waals-kracht en zijn de zwakste van alle intermoleculaire krachten. Ze worden vaak Londense krachten genoemd naar Fritz London (1900-1954), die voor het eerst hun bestaan voorstelde in 1930. Londonse dispersiekrachten zijn de intermoleculaire krachten die optreden tussen atomen en tussen niet-polaire moleculen als gevolg van de beweging van elektronen.
De elektronenwolk van een heliumatoom bevat twee elektronen, waarvan normaal gesproken kan worden verwacht dat ze ruimtelijk gelijkmatig verdeeld zijn rond de kern. Op elk moment kan de elektronendistributie echter ongelijk zijn, wat resulteert in een instantane dipool. Deze zwakke en tijdelijke dipool beïnvloedt vervolgens naburige heliumatomen door elektrostatische aantrekking en afstoting. Het induceert een dipool op nabijgelegen heliumatomen.
Figuur 2. Een kortstondige of instantane dipool in een heliumatoom.
De instantane en geïnduceerde dipolen worden zwak tot elkaar aangetrokken. De sterkte van de dispersiekrachten neemt toe naarmate het aantal elektronen in de atomen of apolaire moleculen toeneemt.
De halogeengroep bestaat uit vier elementen die allemaal de vorm aannemen van niet-polaire diatomische moleculen. De onderstaande tabel toont een vergelijking van de smelt- en kookpunten voor elk.
| Molecuul | Totaal aantal elektronen | Smeltpunt (° C) | Kookpunt ( ° C) | Fysische toestand bij kamertemperatuur |
| F 2 | 18 | -220 | -188 | gas |
| Cl 2 | 34 | -102 | -34 | gas |
| Br 2 | 70 | -7 | 59 | vloeistof |
| I 2 | 106 | 114 | 184 | solide |
De spreiding dwingt zijn het sterkst voor jodiummoleculen omdat ze het grootste aantal elektronen hebben. De relatief sterkere krachten resulteren in smelt- en kookpunten die het hoogst zijn van de halogeengroep. Deze krachten zijn sterk genoeg om jodiummoleculen dicht bij elkaar te houden in vaste toestand bij kamertemperatuur. De dispersiekrachten zijn geleidelijk zwakker voor broom, chloor en fluor en dit wordt geïllustreerd door hun gestaag lagere smelt- en kookpunten. Broom is een vloeistof bij kamertemperatuur, terwijl chloor en fluor gassen zijn waarvan de moleculen veel verder van elkaar verwijderd zijn. Intermoleculaire krachten zijn vrijwel onbestaande in de gastoestand, en daarom worden de dispersiekrachten in chloor en fluor pas meetbaar als de temperatuur daalt en ze condenseren in de vloeibare toestand.
Samenvatting
- Van der Waals-krachten zijn zwakke interacties tussen moleculen waarbij dipolen betrokken zijn.
- Polaire moleculen hebben permanente dipool-dipool-interacties .
- Niet-polaire moleculen kunnen interageren door middel van Londense dispersiekrachten.
Oefenen
Gebruik de onderstaande link om de volgende vragen te beantwoorden:
- Wat zijn intermoleculaire attracties?
- Hoe koud moet helium worden voordat het een vloeistof vormt?
- Kunnen grote aantallen van moleculen bij elkaar gehouden door dispersiekrachten?
- Ontwikkelen lange dunne moleculen sterkere of zwakkere dipolen dan korte vetmoleculen?
Review
- Welke aantrekkingskracht ontwikkelen zich tussen polaire moleculen?
- Wat creëert Londense dispersiekrachten ?
- Zijn de Londense verspreidingskrachten permanent of tijdelijk?
- Zijn de verspreidingskrachten voor Cl 2 sterker of zwakker dan die voor Br2?
Verklarende woordenlijst
- dipool-dipoolkrachten: de aantrekkingskrachten die optreden tussen polaire moleculen
- Londense dispersiekrachten : De intermoleculaire krachten die optreden tussen atomen en tussen nonpo grote moleculen als gevolg van de beweging van elektronen.
- Van der Waals-krachten: De zwakste intermoleculaire kracht en bestaat uit dipool-dipoolkrachten en dispersiekrachten.