Kas yra tarpmolekulinės jėgos?

Chemijoje tarpmolekulinės jėgos apibūdina įvairias elektrostatines jėgas, esančias tarp atomų ir molekulių. Šios jėgos apima jonų-dipolio jėgas, vandenilio ryšį, dipolio-dipolio jėgas ir Londono dispersijos jėgas. Nors šios jėgos paprastai yra daug silpnesnės nei joninės arba kovalentinės jungtys, jos vis tiek gali turėti didelės įtakos fizinėms skysčių, kietųjų medžiagų ar tirpalų savybėms.

Visos tarpmolekulinės jėgos yra elektrostatinės prigimties. Tai reiškia, kad šių jėgų mechanika priklauso nuo įkrautų rūšių, tokių kaip jonai ir elektronai, sąveikos. Veiksniai, susiję su elektrostatinėmis jėgomis, tokie kaip elektronegatyvumas, dipolio momentai, jonų krūviai ir elektronų poros, gali labai paveikti tarpmolekulinių jėgų tipus tarp bet kurių dviejų tam tikrų cheminių rūšių.

Jonų-dipolio jėgos yra tarp jonų ir dalinių krūvių polinių molekulių galuose. Poliarinės molekulės yra dipoliai ir turi teigiamą galą ir neigiamą galą. Teigiamai įkrauti jonai traukiami prie neigiamo dipolio galo, o neigiamo krūvio jonai – į teigiamą dipolio galą. Šio tipo tarpmolekulinės traukos stiprumas didėja didėjant jonų krūviui ir didėjant dipolio momentams. Ši ypatinga jėga dažniausiai randama joninėse medžiagose, ištirpintose poliniuose tirpikliuose.

Neutralių molekulių ir atomų atveju tarpmolekulinės jėgos, kurios gali būti, yra dipolio-dipolio jėgos, vandenilio jungtis ir Londono dispersijos jėgos. Šios jėgos sudaro van der Waals pajėgas, kurios pavadintos Johanneso van der Waalso vardu. Apskritai jie yra silpnesni už jonų-dipolio jėgas.

Dipolio-dipolio jėgos atsiranda, kai teigiamas polinės molekulės galas artėja prie neigiamo kitos polinės molekulės galo. Pati jėga priklauso nuo molekulių artumo. Kuo toliau molekulės yra, tuo silpnesnės dipolio-dipolio jėgos. Jėgos dydis taip pat gali padidėti didėjant poliškumui.

Londono dispersijos jėgos gali atsirasti tarp nepolinių ir polinių cheminių rūšių. Jie pavadinti jų atradėjo Fritzo Londono garbei. Pati jėga atsiranda dėl momentinių dipolių susidarymo; tai galima paaiškinti elektronų judėjimu cheminėse rūšyse.
Momentiniai dipoliai susidaro, kai aplink vieną cheminę rūšį esantys elektronai pritraukiami kitos cheminės rūšies branduoliui. Apskritai Londono dispersijos jėgos didesnėms molekulėms yra didesnės, nes didesnės molekulės turi daugiau elektronų. Pavyzdžiui, didelių halogenų ir inertinių dujų virimo temperatūra yra aukštesnė nei mažų halogenų ir inertinių dujų dėl to.

Vandenilio ryšiai susidaro tarp vandenilio atomų poliniame ryšyje ir nepasidalintų elektronų porų ant mažų elektronneigiamų jonų ar atomų. Tokio tipo tarpmolekulinė jėga dažnai pastebima tarp vandenilio atomų ir fluoro, deguonies ar azoto. Vandeniliniai ryšiai randami vandenyje ir yra atsakingi už aukštą vandens virimo temperatūrą.
Tarpmolekulinės jėgos gali turėti didelį poveikį fizinėms cheminių medžiagų savybėms. Paprastai aukšta virimo temperatūra, lydymosi temperatūra ir klampumas yra susiję su didelėmis tarpmolekulinėmis jėgomis. Nors jos yra daug silpnesnės nei kovalentinės ir joninės jungtys, šios tarpmolekulinės traukos jėgos vis dar svarbios apibūdinant cheminių rūšių elgseną.