Mitä kemiassa ovat Lontoon joukot?

Lontoon joukot, jotka tunnetaan myös nimellä Lontoon dispersiovoimat, ovat heikkoja molekyylien välisiä voimia, jotka houkuttelevat tai torjuvat atomeja tai molekyylejä. Ne on nimetty saksalaisen fyysikon Fritz Londonin mukaan. Nämä vuorovaikutukset tulevat voimaan, kun muodostuu hetkellisiä dipoleja, mikä tapahtuu, kun elektronien massaliike luo positiivisen ja negatiivisen varauksen erottumisen molekyylin yli. Lontoon voimia esiintyy sekä ei -polaarisissa että polaarisissa molekyyleissä ja ne voivat vaikuttaa kemiallisen yhdisteen fysikaaliseen tilaan.

Dipoli on olemassa, kun osalla molekyyliä on positiivinen nettovaraus ja toisella osalla negatiivinen negatiivinen varaus. Polaarisilla molekyyleillä, kuten vedellä, on pysyviä dipoleja elektronien jakautumisen epätasaisuuden vuoksi. Välittömiä tai tilapäisiä dipoleja voi muodostua myös ei -polaarisiin molekyyleihin. Tämäntyyppinen dipoli syntyy elektronien kokoontuessa, jolloin syntyy negatiivinen nettovaraus suuremman elektronitiheyden alueelle ja jätetään vapautuneelle alueelle positiivinen nettovaraus.

Voimat, jotka vaikuttavat molekyylien ja dipolien välillä, tunnetaan yhdessä nimellä van der Waals -voimat. Lontoon joukot ovat eräänlainen Van der Waalsin joukko. Kun molekyylit, joissa on hetkelliset dipolit, tulevat lähelle toisiaan, vastaavan varauksen alueet hylkivät toisiaan ja vastakkaisen varauksen alueet houkuttelevat toisiaan. Yhden molekyylin väliaikainen dipoli voi myös muotoilla toisen molekyylin elektronijakauman indusoituneeksi dipoliksi sähköstaattisen voiman avulla.

Lontoon voimat ovat ainoita molekyylien välisiä voimia, jotka toimivat ei -polaaristen molekyylien tai atomien välillä. Kloori, bromi ja hiilidioksidi ovat kaikki esimerkkejä molekyyleistä, joiden vuorovaikutus on näiden voimien muokkaama. Polaarimolekyyleissä Lontoon joukot voivat toimia muiden van der Waals -voimien lisäksi, mutta niiden kokonaisvaikutus on minimaalinen.

Lontoon voimien voimakkuus molekyylien välillä määräytyy kunkin molekyylin muodon ja elektronien lukumäärän mukaan. Ne, joilla on pitkänomainen muoto, voivat kokea suuremman varauksen eron, mikä luo vahvempia Lontoon joukkoja. Suuremmilla molekyyleillä, joilla on enemmän elektroneja, on taipumus olla myös voimakkaampia Lontoon voimia kuin pienemmillä, koska suurempi määrä elektroneja mahdollistaa suuremman potentiaalieron varauksessa koko molekyylissä.

Dispergointivoimien vahvuus voi vaikuttaa perusteellisesti kemikaalien fysikaalisiin ominaisuuksiin. Esimerkiksi neopentaania esiintyy kaasuna huoneenlämmössä, kun taas n-pentaani, toinen kemikaali, joka sisältää täsmälleen saman määrän ja tyyppisiä atomeja, on neste. Ero johtuu molekyylin muodosta. Vaikka molemmat yhdisteet ovat ei-polaarisia, n-pentaanimolekyyleillä on pitkänomainen muoto, joka antaa heille vahvempia Lontoon voimia ja paremman kyvyn ottaa yhteyttä. Samoin bromilla on helpompi muodostaa neste kuin kloorilla, koska bromilla, kuten suuremmalla molekyylillä, on voimakkaammat Lontoon voimat kuin kloorilla.