Obiective de învățare
- Definiți forțele Van der Waals.
- Descrieți interacțiunile dipol-dipol.
- Descrieți forțele de dispersie din Londra.
Cum să-l păstrezi?
Dispozitivele de imagistică prin rezonanță magnetică (RMN) utilizează azot lichid pentru a răci magneții supraconductori. Azotul este un gaz la temperatura camerei și se lichefiază la -195,8 ° C. Vecinul său din tabelul periodic (oxigen) fierbe la -182,95 ° C. Interacțiunile dintre moleculele de azot (N2) sunt mai slabe, deci punctul de fierbere este mai mic. Interacțiunile dintre moleculele nepolare depind de gradul de fluctuație a electronilor din moleculă.
Forțele Van der Waals
Primul tip de forță intermoleculară va lua în considerare sunt numite forțe van der Waals, după chimistul olandez Johannes van der Waals (1837-1923). Forțele Van der Waals sunt cea mai slabă forță intermoleculară și constau din forțe dipol-dipol și forțe de dispersie.
Forțele dipol-dipol
Forțele dipol-dipol sunt forțele de atracție care apar între polare molecule. O moleculă de clorură de hidrogen are un atom de hidrogen parțial pozitiv și un atom de clor parțial negativ. Într-o colecție de multe molecule de clorură de hidrogen, ele se vor alinia astfel încât regiunile încărcate opus ale moleculelor vecine să fie una lângă alta.
Figura 1. Forțele dipol-dipol sunt rezultatul atracției capătului pozitiv al unui dipol către capătul negativ al unui dipol vecin.
Forțele dipol-dipol sunt similare în natură, dar mult mai slabe decât legăturile ionice.
Forțele de dispersie din Londra
Forțele de dispersie sunt, de asemenea, considerate un tip de forță van der Waals și sunt cele mai slabe dintre toate forțele intermoleculare. Ele sunt deseori numite forțe londoneze după Fritz London (1900-1954), care și-a propus existența pentru prima dată în 1930. Forțele de dispersie londoneze sunt forțele intermoleculare care apar între atomi și între moleculele nepolare ca urmare a mișcării electronilor.
Norul de electroni al unui atom de heliu conține doi electroni, despre care se poate aștepta în mod normal să fie distribuiți în mod egal spațial în jurul nucleului. Cu toate acestea, la un moment dat, distribuția electronilor poate fi inegală, rezultând un dipol instantaneu. Acest dipol slab și temporar influențează ulterior atomii de heliu învecinați prin atracție și respingere electrostatică. Induce un dipol pe atomii de heliu din apropiere.
Figura 2. O durată scurtă sau dipol instantaneu într-un atom de heliu.
Dipolii instantanei și induși sunt slab atrași unul de celălalt. Puterea forțelor de dispersie crește pe măsură ce crește numărul de electroni din atomi sau molecule nepolare.
Grupul halogen este format din patru elemente care toate iau forma unor molecule diatomice nepolare. Tabelul de mai jos prezintă o comparație a punctelor de topire și de fierbere pentru fiecare.
| Moleculă | Număr total de electroni | Punct de topire (° C) | Punct de fierbere ( ° C) | Stare fizică la temperatura camerei |
| F 2 | 18 | -220 | -188 | gaz |
| Cl 2 | 34 | -102 | -34 | gaz |
| Br 2 | 70 | -7 | 59 | lichid |
| I 2 | 106 | 114 | 184 | solid |
Forțele de dispersie sunt cele mai puternice pentru moleculele de iod deoarece au cel mai mare număr de electroni. Forțele relativ mai puternice duc la punctele de topire și fierbere, care sunt cele mai ridicate din grupul halogen. Aceste forțe sunt suficient de puternice pentru a menține moleculele de iod apropiate între ele în stare solidă la temperatura camerei. Forțele de dispersie sunt din ce în ce mai slabe pentru brom, clor și fluor și acest lucru este ilustrat în punctele lor de topire și fierbere în mod constant mai scăzute. Bromul este un lichid la temperatura camerei, în timp ce clorul și fluorul sunt gaze, ale căror molecule sunt mult mai îndepărtate una de alta. Forțele intermoleculare sunt aproape inexistente în starea gazului, astfel încât forțele de dispersie în clor și fluor devin măsurabile numai pe măsură ce temperatura scade și se condensează în stare lichidă.
Rezumat
- Forțele Van der Waals sunt interacțiuni slabe între molecule care implică dipoli.
- Moleculele polare au interacțiuni permanente dipol-dipol .
- Moleculele nepolare pot interacționa prin intermediul forțelor de dispersie din Londra.
Practică
Utilizați linkul de mai jos pentru a răspunde la următoarele întrebări:
- Ce sunt atracțiile intermoleculare?
- Cât de rece trebuie să se facă heliu înainte să formeze un lichid?
- Pot fi numere mari de molecule sunt ținute împreună de forțe de dispersie?
- Moleculele lungi subțiri dezvoltă dipoli mai puternici sau mai slabi decât moleculele scurte de grăsime?
Revizuire
- Ce forțe de atracție se dezvoltă între moleculele polare?
- Ce creează forțele de dispersie din Londra ?
- Forțele de dispersie din Londra sunt permanente sau temporare?
- Forțele de dispersie pentru Cl 2 sunt mai puternice sau mai slabe decât cele pentru Br2?
Glosar
- forțe dipol-dipol: forțele de atracție care apar între moleculele polare
- Forțele de dispersie din Londra : Forțele intermoleculare care apar între atomi și între nonpo molecule lar ca urmare a mișcării electronilor.
- Forțe Van der Waals: Cea mai slabă forță intermoleculară și constă din forțe dipol-dipol și forțe de dispersie.