Les forces de dispersion de Londres, du nom du physicien germano-américain Fritz London, sont l'une des trois forces intermoléculaires de Van der Waals qui maintiennent les molécules ensemble. Ce sont les forces intermoléculaires les plus faibles, mais elles se renforcent à mesure que les atomes à la source des forces augmentent en taille. Alors que les autres forces de Van der Waals dépendent de l'attraction électrostatique impliquant des molécules chargées polaires, les forces de dispersion de Londres sont présentes même dans les matériaux constitués de molécules neutres.
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Les forces de dispersion de Londres sont des forces intermoléculaires d'attraction qui maintiennent les molécules ensemble. Ils sont l'une des trois forces de Van der Waals mais sont la seule force présente dans les matériaux qui n'ont pas de molécules dipolaires polaires. Ils sont les plus faibles des forces intermoléculaires mais deviennent plus forts à mesure que la taille des atomes dans une molécule augmente, et ils jouent un rôle dans les caractéristiques physiques des matériaux à atomes lourds.
Forces de Van der Waals
Les trois forces intermoléculaires décrites pour la première fois par le physicien néerlandais Johannes Diderik Van der Waals sont les forces dipôle-dipôle, les forces dipôles induites par les dipôles et les forces de dispersion de Londres. Les forces dipôle-dipôle impliquant un atome d'hydrogène dans la molécule sont exceptionnellement fortes, et les liaisons résultantes sont appelées liaisons hydrogène. Les forces de Van der Waals aident à donner aux matériaux leurs caractéristiques physiques en influençant la façon dont les molécules d'un matériau interagissent et la force de leur maintien.
Les liaisons intermoléculaires impliquant les forces dipolaires sont toutes basées sur l'attraction électrostatique entre les molécules chargées. Les molécules dipolaires ont une charge positive et négative aux extrémités opposées de la molécule. L'extrémité positive d'une molécule peut attirer l'extrémité négative d'une autre molécule pour former une liaison dipôle-dipôle.
Lorsque des molécules neutres sont présentes dans le matériau en plus des molécules dipolaires, les charges des molécules dipolaires induisent une charge dans les molécules neutres. Par exemple, si l'extrémité chargée négativement d'une molécule dipôle se rapproche d'une molécule neutre, la charge négative repousse les électrons, les forçant à se rassembler de l'autre côté de la molécule neutre. En conséquence, le côté de la molécule neutre près du dipôle développe une charge positive et est attiré par le dipôle. Les liaisons résultantes sont appelées liaisons dipolaires induites par les dipôles.
Les forces de dispersion de Londres n'exigent pas qu'une molécule dipolaire polaire soit présente et agisse dans tous les matériaux, mais elles sont généralement extrêmement faibles. La force est plus forte pour les atomes plus grands et plus lourds avec de nombreux électrons que pour les petits atomes, et elle peut contribuer aux caractéristiques physiques du matériau.
Détails de la Force de dispersion de Londres
La force de dispersion de Londres est définie comme faible force d'attraction due à la formation temporaire de dipôles dans deux molécules neutres adjacentes. Les liaisons intermoléculaires qui en résultent sont également temporaires, mais elles se forment et disparaissent de façon continue, entraînant un effet de liaison global.
Les dipôles temporaires se forment lorsque les électrons d'une molécule neutre se réunissent par hasard d'un côté de la molécule. La molécule est maintenant un dipôle temporaire et peut soit induire un autre dipôle temporaire dans une molécule adjacente, soit être attirée par une autre molécule qui a formé un dipôle temporaire par elle-même.
Lorsque les molécules sont grandes avec de nombreux électrons, la probabilité que les électrons forment une distribution inégale augmente. Les électrons sont plus éloignés du noyau et sont maintenus sans serrer. Ils sont plus susceptibles de se rassembler temporairement d'un côté de la molécule, et lorsqu'un dipôle temporaire se forme, les électrons des molécules adjacentes sont plus susceptibles de former un dipôle induit.
Dans les matériaux contenant des molécules dipolaires, l'autre Van Les forces de der Waals dominent, mais pour les matériaux constitués entièrement de molécules neutres, les forces de dispersion de Londres sont les seules forces intermoléculaires actives. Des exemples de matériaux constitués de molécules neutres comprennent les gaz nobles tels que le néon, l'argon et le xénon. Les forces de dispersion de Londres sont responsables de la condensation des gaz dans les liquides car aucune autre force ne maintient les molécules de gaz ensemble. Les gaz nobles les plus légers, tels que l'hélium et le néon, ont des points d'ébullition extrêmement bas car les forces de dispersion de Londres sont faibles. Les gros atomes lourds tels que le xénon ont un point d'ébullition plus élevé parce que les forces de dispersion de Londres sont plus fortes pour les gros atomes, et ils rassemblent les atomes pour former un liquide à une température plus élevée. Bien que généralement relativement faibles, les forces de dispersion de Londres peuvent faire une différence dans le comportement physique de ces matériaux.
