Co to są siły międzycząsteczkowe?

W chemii siły międzycząsteczkowe opisują różne siły elektrostatyczne obecne między atomami i cząsteczkami.Siły te obejmują siły jonowe-dipolowe, wiązanie wodorowe, siły dipol-dipolowe i londyńskie siły dyspersji.Chociaż siły te są ogólnie znacznie słabsze niż wiązania jonowe lub kowalencyjne, mogą nadal mieć duży wpływ na charakterystykę fizyczną cieczy, ciał stałych lub roztworów.

Wszystkie siły międzycząsteczkowe mają charakter elektrostatyczny.Oznacza to, że mechanika tych sił zależą od interakcji naładowanych gatunków, takich jak jony i elektrony.Czynniki związane z siłami elektrostatycznymi, takimi jak elektroonywność, momenty dipolowe, ładunki jonowe i pary elektronów, mogą znacznie wpływać na typy sił międzycząsteczkowych między dowolnymi dwoma danymi gatunkami chemicznymi.

Siły jonowe-dipolowe są obecne między jonami a ładunkami częściowymi nakońce cząsteczek polarnych.Cząsteczki polarne są dipole i mają dodatni koniec i ujemny koniec.Jony dodatnio naładowane są przyciągane do negatywnego końca dipolu, a ujemnie naładowane jony przyciągają pozytywny koniec dipola.Siła tego rodzaju przyciągania międzycząsteczkowego wzrasta wraz ze wzrostem ładunku jonów i wzrostem momentów dipolowych.Ten szczególny rodzaj siły jest powszechnie spotykany w substancjach jonowych rozpuszczonych w rozpuszczalnikach polarnych.

W przypadku neutralnych cząsteczek i atomów siły międzycząsteczkowe, które mogą być obecne, obejmują siły dipol-dipolowe, wiązanie wodorowe i londyńskie siły dyspersji.Siły te tworzą siły van der Waalsa, które są nazwane na cześć Johannesa van der Waalsa.Zasadniczo są one słabsze niż siły jonowe-dipolowe.

Siły dipol-dipol występują, gdy dodatni koniec cząsteczki polarnej zbliża się do ujemnego końca innej cząsteczki polarnej.Sama siła zależy od bliskości cząsteczek.Im dalej są cząsteczki, tym słabsze siły dipol-dipolowe.Wielkość sił może również wzrosnąć wraz ze wzrostem polaryzacji.

Londyńskie siły dyspersji mogą wystąpić zarówno między gatunkami chemicznymi niepolarnymi, jak i polarnymi.Nazwano ich na cześć swojego odkrywcy, Fritz London.Sama siła występuje z powodu powstawania chwilowych dipoli;Można je wytłumaczyć ruchem elektronów w gatunkach chemicznych.

Błędne dipole powstają, gdy elektrony wokół jednego gatunku chemicznego przyciągają jądro innego gatunku chemicznego.Zasadniczo londyńskie siły dyspersji są większe w przypadku większych cząsteczek, ponieważ większe cząsteczki mają więcej elektronów.Na przykład duże halogeny i szlachetne gazy mają z tego powodu wyższe temperatury wrzenia niż małe halogeny i gazy szlachetne.

Wiązania wodorowe występują między atomami wodoru w wiązaniu polarnym i parami elektronów nierównych na małych jonach elektroonegatywnych lub atomach.Ten rodzaj siły międzycząsteczkowej często obserwuje się między atomami wodoru a fluorem, tlenem lub azotem.Wiązania wodorowe można znaleźć w wodzie i są odpowiedzialne za wysoką temperaturę wrzenia.

Siły międzycząsteczkowe mogą mieć głęboki wpływ na charakterystykę fizyczną gatunku chemicznego.Zazwyczaj wysokie temperatury wrzenia, temperatury topnienia i lepkość są związane z wysokimi siłami międzycząsteczkowymi.Chociaż są znacznie słabsze niż wiązania kowalencyjne i jonowe, te siły przyciągania międzycząsteczkowego są nadal ważne w opisie zachowania gatunków chemicznych.