Chemijoje, kas yra Londono pajėgos?

Londono jėgos, dar žinomos kaip Londono dispersijos jėgos, yra silpnos tarpmolekulinės jėgos, kurios pritraukia arba atstumia atomus ar molekules. Jie pavadinti vokiečių fiziko Fritzo Londono vardu. Šios sąveikos atsiranda, kai susidaro momentiniai dipoliai, o tai atsitinka, kai dėl elektronų masės judėjimo molekulėje atsiranda teigiamo ir neigiamo krūvio atskyrimas. Londono jėgos atsiranda tiek nepolinėse, tiek polinėse molekulėse ir gali paveikti cheminio junginio fizinę būseną.

Dipolis egzistuoja, kai dalis molekulės turi grynąjį teigiamą krūvį, o kita dalis turi grynąjį neigiamą krūvį. Poliarinės molekulės, tokios kaip vanduo, turi nuolatinius dipolius dėl būdingo elektronų pasiskirstymo netolygumo jų struktūrose. Nepolinėse molekulėse taip pat gali susidaryti momentiniai arba laikini dipoliai. Šio tipo dipolis susidaro, kai elektronai susirenka, sukuriant grynąjį neigiamą krūvį didesnio elektronų tankio srityje ir paliekant tuščią plotą grynuoju teigiamu krūviu.

Jėgos, veikiančios tarp molekulių su dipoliais, bendrai žinomos kaip van der Waals jėgos. Londono pajėgos yra Van der Waals pajėgų rūšis. Kai molekulės su momentiniais dipoliais priartėja viena prie kitos, panašaus krūvio sritys atstumia viena kitą, o priešingo krūvio traukia viena kitą. Vienos molekulės laikinas dipolis taip pat gali suformuoti kitos molekulės elektronų pasiskirstymą į indukuotą dipolį per elektrostatinę jėgą.

Londono jėgos yra vienintelės tarpmolekulinės jėgos, veikiančios tarp nepolinių molekulių ar atomų. Chloras, bromas ir anglies dioksidas yra molekulių, kurių sąveiką formuoja šios jėgos, pavyzdžiai. Polinėse molekulėse Londono jėgos gali veikti kartu su kitomis van der Waalso jėgomis, tačiau bendras jų poveikis yra minimalus.

Londono jėgų tarp molekulių stiprumą lemia kiekvienoje molekulėje esančių elektronų forma ir skaičius. Tie, kurie turi pailgas formas, gali patirti didesnį krūvio atskyrimą, sukuriant stipresnes Londono pajėgas. Didesnės molekulės, turinčios daugiau elektronų, taip pat turi stipresnes Londono jėgas nei mažesnės, nes didesnis elektronų skaičius leidžia pasiekti didesnį potencialų skirtumą molekulėje.

Fizines cheminių medžiagų charakteristikas gali labai paveikti dispersinių jėgų stiprumas. Pavyzdžiui, neopentanas kambario temperatūroje egzistuoja kaip dujos, o n-pentanas, kita cheminė medžiaga, kurioje yra lygiai tiek pat atomų ir tipų, yra skystis. Skirtumas atsiranda dėl molekulinės formos. Nors abu junginiai yra nepoliniai, n-pentano molekulės turi pailgą formą, kuri suteikia joms stipresnes Londono jėgas ir didesnį kontaktą. Panašiai bromui lengviau sudaryti skystį nei chlorui, nes bromas, kaip didesnė molekulė, turi stipresnes Londono jėgas nei chloras.