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ロンドン軍の特徴と例
の ロンドンの力, ロンドン分散力または双極子誘起双極子相互作用は、最も弱いタイプの分子間相互作用です。彼の名前は物理学者Fritz Londonの貢献と量子物理学の分野における彼の研究によるものです。.
ロンドンの勢力は、分子がその構造や原子とどのように相互作用して永久双極子を形成することを不可能にするのかを説明しています。つまり、基本的には無極性分子や希ガスから分離された原子に適用されます。他のファンデルワールス軍とは異なり、非常に短い距離が必要です。.
ロンドン部隊の物理的によく似た類似性は、マジックテープ閉鎖システムの操作に見出すことができます（上の画像）。フックで刺繍した布の片側と、繊維でもう一方の側を押し付けることによって、布の面積に比例した引力が発生します。.
両側が封印されたら、それらを分離するために力が（私たちの指によって行われた）彼らの相互作用を打ち消すために発揮されなければなりません。同じことが分子にも当てはまります。それらがより大きくて平らであるほど、非常に短い距離でのそれらの分子間相互作用はより大きくなります。.
しかしながら、それらの相互作用が認められるほど十分に近い距離でこれらの分子を近似することは必ずしも可能ではない。.
この場合、それらは非常に低い温度または非常に高い圧力を必要とします。それ自体はガスの場合です。また、この種の相互作用は、液体物質（n-ヘキサンなど）および固体（ヨウ素など）に存在する可能性があります。.
索引
- 1特徴
- 1.1均一荷重分布
- 1.2分極率
- 1.3距離に反比例する
- 1.4分子量に正比例する
- 2ロンドン勢力の例
- 2.1本質的に
- 2.2アルカン
- 2.3ハロゲンとガス
- 3参考文献
特徴
分子がロンドンの力を介して相互作用できるようにするためには、分子はどのような特性を持っていなければなりませんか？答えは誰でもできるということですが、永久双極子モーメントがあると、双極子 - 双極子相互作用が分散相互作用よりも優勢になり、物質の物理的性質にほとんど寄与しません。.
電気陰性度の高い原子がない、または静電荷の分布が均一な構造では、電子に富む（δ-）または貧弱な（δ+）と見なすことができる端部または領域はありません。.
これらの場合、他の種類の力が介入しなければならず、さもなければこれらの化合物はどのような圧力または温度条件がそれらに作用しているかにかかわらず、気相中にのみ存在し得る。.
均一な負荷分散
ネオンまたはアルゴンなどの２つの孤立原子は、均一な電荷分布を有する。これはA、一番上の画像で見ることができます。中心の白い円は、原子の場合は核を、分子の場合は分子骨格を表します。この電荷分布は緑色の電子の雲と考えることができます.
希ガスはなぜこの均一性を満たすのでしょうか。それらは完全に電子層を埋められているので、それらの電子は理論的にはすべての軌道における原子核の引力を等しく感じなければならない。.
原子状酸素（O）などの他のガスとは対照的に、その層は不完全であり（電子配置で観察されます）、二原子分子Oを形成するように強制します。2 この欠陥を補うために.
Aの緑色の円は、小さい分子でも大きい分子でもかまいません。その電子の雲はそれを構成するすべての原子、特により電気陰性のものの周りを周回します。これらの原子の周りには雲が集中し、より負になりますが、他の原子には電子不足があります.
しかし、この雲は静的ではなく動的であるため、ある時点で短い領域δ-とδ+があることになります。 分極.
分極率
Aの緑色の雲は、負電荷の均一な分布を示しています。しかしながら、核によって及ぼされる正の引力は電子に振動することができる。これにより雲が変形し、δ-、青、δ+、黄の領域が作成されます。.
原子または分子のこの突然の双極子モーメントは、隣接する電子雲を歪ませる可能性があります。言い換えれば、それはその隣に突然の双極子を誘発する（B、上の画像）.
これは、領域δ-が隣接する雲を乱し、その電子が静電反発力を感じ、反対の極に配向し、δのように見えるためです。+.
永久双極子モーメントを持つ分子がそうであるように、正負の極がどのように整列するかに注意してください。電子クラウドが大きくなるほど、カーネルは空間内でそれを均一に保つことを難しくします。また、Cで見られるように、その変形が大きい.
したがって、原子や小分子は周囲の粒子によって分極される可能性が低くなります。この状況の例は、小さな水素分子Hによって示されます。2.
凝縮させる、あるいはさらに結晶化させるには、分子を物理的に相互作用させるために法外な圧力が必要です。.
それは距離に反比例します
瞬間的な双極子が形成されて周囲に他の人を誘導したとしても、原子や分子をまとめるのに十分ではありません。.
Bには距離があります 日 それは2つの雲とそれらの2つの核を分離します。両方の双極子が考慮された時間、この距離の間留まることができるように 日 それは非常に小さくなければなりません.
この条件は満たされなければならない、それは材料の物理的性質に顕著な影響を与えるように、ロンドンの力の本質的な特徴（ベルクロ閉鎖を覚えている）.
一度 日 小さくなると、Bの左側の核は隣接する原子または分子の青色領域δ-を引き付け始めます。 Cで見られるように、これは雲をさらに変形させるでしょう（中心はもはや中心ではなく右へ）。それから、両方の雲が触れて「跳ねる」が、しばらくの間それらを一緒にするのに十分なほど遅くなるポイントがある.
したがって、ロンドンの力は距離に反比例します 日. 実際、この係数はに等しい 日7, そのため、両方の原子間または分子間の距離の最小の変動は、ロンドンの分散を弱めたり強めたりします.
それは分子量に正比例します
彼らがより容易に偏光するように雲のサイズを増やすには？電子を追加すると、そのために核はより多くの陽子と中性子を持っていなければならず、したがって原子量が増加する。あるいは、分子の骨格に原子を追加することによって、その分子量を増加させる
このように、核または分子骨格は、電子雲を常に均一に保つ可能性が低いであろう。したがって、A、B、Cで考慮される緑色の円が大きいほど、それらはより分極性になり、ロンドンの力による相互作用が大きくなります。.
この効果はBとCの間ではっきりと観察され、円の直径が大きければさらに大きくなります。この推論は、それらの分子量に従って多くの化合物の物理的性質を説明するための鍵です.
ロンドン軍の例
自然の中で
日常生活の中で、最初の例では、ミクロの世界に冒険する必要なしにロンドンの分散力の無数の例があります.
最も一般的で驚くべき例の1つは、ヤモリとして知られている爬虫類の脚（上の画像）および多くの昆虫（またスパイダーマン）にあります。.
彼らの足に彼らは何千もの小さなフィラメントが突き出ているパッドを持っています。画像では、岩の斜面でヤモリがポーズしているのがわかります。これを達成するために、それは石とその足のフィラメントとの間の分子間力を利用する。.
これらのフィラメントのそれぞれは小さな爬虫類がはかりがつく表面と弱く相互作用しますが、それらは数千本であるため、足の面積に比例した力を発揮します。ヤモリはまた、水晶のような滑らかで完璧な表面を登ることができます.
アルカン
アルカンは、ロンドンの勢力によっても相互作用する飽和炭化水素です。それらの分子構造は、単純な結合によって結合された炭素と水素から単純になる。 CとHの電気陰性度の差が非常に小さいことを考えると、それらは無極性化合物です。.
だから、メタン、CH4, 最も小さい炭化水素で、-161.7ºCで沸騰します。 ＣおよびＨが骨格に付加されるにつれて、より高分子量の他のアルカンが得られる。.
このようにして、エタン（-88.6℃）、ブタン（-0.5℃）およびオクタン（125.7℃）が生じる。アルカンが重くなるにつれて沸点がどのように上昇するかに注目してください.
これは、それらの電子雲がより分極性であり、それらの構造がそれらの分子間の接触を増大させるより大きな表面積を有するためである。.
オクタンは無極性化合物ですが、水より沸点が高いです.
ハロゲンとガス
ロンドンの勢力は多くのガス状物質にも存在します。例えば、N分子2, H2, CO2, F2, Cl2 そして、すべての希ガスは、これらの力によって相互作用します。なぜなら、それらは一様な静電分布を示しているためです。.
希ガスは、Ｈｅ（ヘリウム）、Ｎｅ（ネオン）、Ａｒ（アルゴン）、Ｋｒ（クリプトン）、Ｘｅ（キセノン）およびＲｎ（ラドン）である。左から右へ、その沸点は原子量の増加とともに増加します：-269、-246、-186、-152、-108、および-62ºC.
ハロゲンもこれらの力を通して相互作用します。フッ素は、塩素と同じように、室温では気体です。より大きな原子量の臭素は通常の状態で赤みを帯びた液体のようになり、ヨウ素は最後に紫色の固体を形成します。.
参考文献
- ホワイト、デイビス、ペック、スタンレー。化学（第8版）。 CENGAGEラーニング、p 452-455.
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