London memaksa fitur dan contoh



itu kekuatan London, Gaya dispersi London atau interaksi dipol-diinduksi dipol, adalah tipe interaksi antar molekul yang paling lemah. Namanya karena kontribusi fisikawan Fritz London dan studinya di bidang fisika kuantum.

Pasukan London menjelaskan bagaimana molekul berinteraksi yang struktur dan atomnya memungkinkan dipol permanen terbentuk; yaitu, pada dasarnya berlaku untuk molekul apolar atau atom yang diisolasi dari gas mulia. Tidak seperti pasukan Van der Waals lainnya, ia membutuhkan jarak yang sangat pendek.

Analogi fisik yang baik dari pasukan London dapat ditemukan dalam pengoperasian sistem penutupan Velcro (gambar atas). Dengan menekan satu sisi kain yang disulam dengan kait, dan yang lainnya dengan serat, kekuatan yang menarik tercipta yang sebanding dengan luas kain..

Begitu kedua belah pihak disegel, suatu kekuatan harus diberikan untuk menangkal interaksi mereka (dibuat oleh jari-jari kita) untuk memisahkan mereka. Hal yang sama berlaku untuk molekul: semakin tebal atau rata, semakin besar interaksi antarmolekulnya pada jarak yang sangat pendek..

Namun, tidak selalu mungkin untuk memperkirakan molekul-molekul ini pada jarak yang cukup dekat untuk interaksi mereka menjadi cukup besar.

Ketika hal ini terjadi, mereka membutuhkan suhu yang sangat rendah atau tekanan yang sangat tinggi; karena itu adalah gas. Juga, jenis interaksi ini dapat hadir dalam zat cair (seperti n-heksana) dan padatan (seperti yodium).

Indeks

  • 1 Karakteristik
    • 1.1 Distribusi beban yang seragam
    • 1.2 Polarisasi
    • 1.3 Ini berbanding terbalik dengan jarak
    • 1.4 Ini berbanding lurus dengan massa molekul
  • 2 Contoh pasukan London
    • 2.1 Di alam
    • 2.2 Alkana
    • 2.3 Halogen dan gas
  • 3 Referensi

Fitur

Karakteristik apa yang harus dimiliki suatu molekul agar dapat berinteraksi melalui kekuatan London? Jawabannya adalah siapa pun dapat melakukannya, tetapi ketika ada momen dipol permanen, interaksi dipol-dipol mendominasi lebih dari interaksi dispersi, memberikan kontribusi yang sangat sedikit pada sifat fisik zat..

Dalam struktur di mana tidak ada atom yang sangat elektronegatif atau yang distribusi muatan elektrostatiknya homogen, tidak ada ujung atau wilayah yang dapat dianggap kaya (δ-) atau miskin (δ +) dalam elektron.

Dalam kasus ini, jenis gaya lain harus melakukan intervensi atau senyawa ini hanya dapat ada dalam fase gas, terlepas dari tekanan apa pun atau kondisi suhu yang beroperasi padanya..

Distribusi beban homogen

Dua atom yang terisolasi, seperti neon atau argon, memiliki distribusi muatan yang homogen. Ini dapat dilihat pada A, gambar atas. Lingkaran putih di tengah mewakili inti, untuk atom, atau kerangka molekul, untuk molekul. Distribusi muatan ini dapat dianggap sebagai awan elektron berwarna hijau.

Mengapa gas mulia memenuhi homogenitas ini? Karena mereka memiliki lapisan elektronik mereka yang terisi penuh, maka elektron mereka secara teoritis harus merasakan muatan tarikan nukleus dalam semua orbital secara merata.

Berbeda dengan gas-gas lain, seperti atom oksigen (O), lapisannya tidak lengkap (yang diamati dalam konfigurasi elektroniknya) dan memaksanya untuk membentuk molekul diatomik O2 untuk mengkompensasi kekurangan ini.

Lingkaran hijau A juga bisa berupa molekul, kecil atau besar. Awan elektronnya mengorbit di sekitar semua atom yang membentuknya, terutama yang lebih elektronegatif. Di sekitar atom-atom ini, awan akan berkonsentrasi dan menjadi lebih negatif, sedangkan atom-atom lain akan memiliki kekurangan elektronik.

Namun, cloud ini tidak statis tetapi dinamis, sehingga pada beberapa titik akan ada daerah singkat δ- dan δ +, dan sebuah fenomena yang disebut polarisasi.

Polarisasi

Dalam A awan warna hijau menunjukkan distribusi muatan negatif yang homogen. Namun, gaya tarik positif yang diberikan oleh inti dapat berosilasi pada elektron. Ini menyebabkan deformasi awan sehingga menciptakan daerah δ-, biru, dan δ +, kuning.

Momen dipol mendadak ini dalam atom atau molekul dapat mendistorsi awan elektronik yang berdekatan; dengan kata lain, ia menginduksi dipol tiba-tiba pada tetangganya (B, gambar atas).

Ini karena daerah δ- mengganggu awan yang berdekatan, elektronnya merasakan tolakan elektrostatik dan berorientasi pada kutub yang berlawanan, muncul δ+.

Perhatikan bagaimana kutub positif dan negatif sejajar, seperti halnya molekul dengan momen dipol permanen. Semakin banyak awan elektronik, semakin sulit kernel akan tetap homogen di ruang angkasa; dan juga, semakin besar deformasi yang sama, seperti yang terlihat dalam C.

Oleh karena itu, atom dan molekul kecil lebih tidak mungkin dipolarisasi oleh partikel apa pun di lingkungan mereka. Contoh untuk situasi ini diilustrasikan oleh molekul hidrogen kecil, H2.

Untuk mengkondensasi, atau bahkan lebih, mengkristal, perlu tekanan terlalu tinggi untuk memaksa molekulnya berinteraksi secara fisik.

Ini berbanding terbalik dengan jarak

Bahkan jika dipol instan terbentuk yang mendorong orang lain di sekitarnya, mereka tidak cukup untuk menyatukan atom atau molekul.

Di B ada jarak d yang memisahkan dua awan dan dua inti mereka. Sehingga kedua dipol dapat tetap untuk waktu yang dipertimbangkan, jarak ini d itu pasti sangat kecil.

Kondisi ini harus dipenuhi, karakteristik penting dari pasukan London (ingat penutupan Velcro), sehingga memiliki efek nyata pada sifat fisik material..

Satu kali d menjadi kecil, inti kiri di B akan mulai menarik wilayah biru region- dari atom atau molekul tetangga. Ini lebih lanjut akan merusak awan, seperti yang terlihat pada C (inti tidak lagi di tengah tetapi ke kanan). Kemudian, tiba suatu titik di mana kedua awan bersentuhan dan "memantul", tetapi cukup lambat untuk menyatukannya untuk sementara waktu.

Karena itu, kekuatan London berbanding terbalik dengan jarak d. Faktanya, faktornya sama dengan d7, jadi variasi minimal jarak antara atom atau molekul akan melemahkan atau memperkuat dispersi London.

Ini berbanding lurus dengan massa molekul

Bagaimana cara meningkatkan ukuran awan sehingga mereka lebih mudah terpolarisasi? Menambahkan elektron, dan untuk itu nukleus harus memiliki lebih banyak proton dan neutron, sehingga meningkatkan massa atom; atau, dengan menambahkan atom ke kerangka molekul, yang pada gilirannya akan meningkatkan massa molekulnya

Dengan cara ini, nuklei atau kerangka molekul akan cenderung menjaga seragam awan elektronik sepanjang waktu. Oleh karena itu, semakin besar lingkaran hijau yang dipertimbangkan dalam A, B dan C, semakin polarizable mereka dan semakin besar interaksi mereka oleh pasukan London..

Efek ini jelas diamati antara B dan C, dan bisa lebih jika lingkarannya lebih besar. Alasan ini adalah kunci untuk menjelaskan sifat fisik dari banyak senyawa sesuai dengan massa molekulnya.

Contoh pasukan London

Di alam

Dalam kehidupan sehari-hari ada banyak sekali contoh gaya dispersi London tanpa perlu menjelajah, pada contoh pertama, ke dunia mikroskopis.

Salah satu contoh paling umum dan mengejutkan ditemukan di kaki reptil yang dikenal sebagai tokek (gambar atas) dan pada banyak serangga (juga di Spiderman).

Di kaki mereka, mereka memiliki bantalan yang ribuan filamen kecil menonjol. Pada gambar Anda dapat melihat tokek berpose di lereng batu. Untuk mencapai ini, ia menggunakan kekuatan antarmolekul antara batu dan filamen kakinya.

Masing-masing filamen berinteraksi lemah dengan permukaan tempat reptil berskala kecil, tetapi karena jumlahnya ribuan, mereka mengerahkan kekuatan yang sebanding dengan luas kaki mereka, cukup kuat untuk tetap melekat dan mampu memanjat. Tokek juga mampu memanjat permukaan yang halus dan sempurna seperti kristal.

Alkana

Alkana adalah hidrokarbon jenuh yang juga berinteraksi dengan pasukan London. Struktur molekul mereka terdiri dari karbon dan hidrogen yang dihubungkan oleh ikatan sederhana. Karena perbedaan elektronegativitas antara C dan H sangat kecil, mereka adalah senyawa apolar.

Jadi, metana, CH4, hidrokarbon terkecil dari semuanya, mendidih pada -161,7ºC. Ketika C dan H ditambahkan ke kerangka, alkana lain dengan massa molekul lebih tinggi diperoleh.

Dengan cara ini, etana (-88,6ºC), butana (-0,5ºC) dan oktan (125,7ºC) muncul. Perhatikan bagaimana titik didih bertambah ketika alkana bertambah berat.

Ini karena awan elektronik mereka lebih mudah dipolarisasi dan struktur mereka memiliki luas permukaan yang lebih besar yang meningkatkan kontak antara molekul-molekul mereka.

Oktan, meskipun merupakan senyawa apolar, memiliki titik didih lebih tinggi daripada air.

Halogen dan gas

Pasukan London juga hadir dalam banyak zat gas. Misalnya, molekul N2, H2, CO2, F2, Cl2 dan semua gas mulia, berinteraksi oleh kekuatan-kekuatan ini, karena mereka menyajikan distribusi elektrostatik yang homogen, yang dapat menderita dipol instan dan menimbulkan polarisasi.

Gas mulia adalah He (helium), Ne (neon), Ar (argon), Kr (krypton), Xe (xenon) dan Rn (radon). Dari kiri ke kanan, titik didihnya meningkat dengan bertambahnya massa atom: -269, -246, -186, -152, -108, dan -62 ºC.

Halogen juga berinteraksi melalui kekuatan-kekuatan ini. Fluor adalah gas pada suhu kamar, seperti halnya klorin. Brom, dengan massa atom lebih besar, dalam kondisi normal sebagai cairan kemerahan, dan yodium, akhirnya, membentuk padatan ungu yang menyublim dengan cepat karena lebih berat daripada halogen lain.

Referensi

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia (Edisi ke-8). Belajar CENGAGE, p 452-455.
  2. Ángeles Méndez. (22 Mei 2012). Pasukan dispersi (dari London). Diperoleh dari: quimica.laguia2000.com
  3. Pasukan Dispersi London. Diperoleh dari: chem.purdue.edu
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 Juni 2018). 3 Jenis Pasukan Antarmolekul. Diperoleh dari: thoughtco.com
  5. Ryan Ilagan & Gary L Bertrand. Interaksi Dispersi London. Diambil dari: chem.libretexts.org
  6. ChemPages Netorials. Pasukan London. Diperoleh dari: chem.wisc.edu
  7. Kamereon. (22 Mei 2013). Tokek: Pasukan tokek dan Van der Waals. Diperoleh dari: almabiologica.com