Le forze di dispersione di Londra, che prendono il nome dal fisico tedesco-americano Fritz London, sono una delle tre forze intermolecolari di Van der Waals che tengono insieme le molecole. Sono le più deboli delle forze intermolecolari ma si rafforzano quando gli atomi alla fonte delle forze aumentano di dimensioni. Mentre le altre forze di Van der Waals dipendono dall'attrazione elettrostatica che coinvolge le molecole a carica polare, le forze di dispersione di Londra sono presenti anche in materiali composti da molecole neutre.

TL; DR (Too Long; Did not Read)

Le forze di dispersione di Londra sono forze di attrazione intermolecolari che tengono insieme le molecole. Sono una delle tre forze di Van der Waals ma sono l'unica forza presente nei materiali che non hanno molecole di dipolo polare. Sono le forze intermolecolari più deboli ma diventano più forti man mano che aumenta la dimensione degli atomi in una molecola e svolgono un ruolo nelle caratteristiche fisiche dei materiali con atomi pesanti.

Le forze di Van der Waals

Le tre forze intermolecolari descritte per la prima volta dal fisico olandese Johannes Diderik Van der Waals sono forze dipolo-dipolo, forze dipolari indotte da dipolo e forze di dispersione di Londra. Le forze dipolo-dipolo che coinvolgono un atomo di idrogeno nella molecola sono eccezionalmente forti e i legami risultanti sono chiamati legami idrogeno. Le forze di Van der Waals aiutano a dare ai materiali le loro caratteristiche fisiche influenzando il modo in cui le molecole di un materiale interagiscono e quanto fortemente siano tenute insieme.

I legami intermolecolari che coinvolgono le forze dipolari sono tutti basati sull'attrazione elettrostatica tra le molecole caricate. Le molecole di dipolo hanno una carica positiva e una negativa alle estremità opposte della molecola. L'estremità positiva di una molecola può attrarre l'estremità negativa di un'altra molecola per formare un legame dipolo-dipolo.

Quando le molecole neutre sono presenti nel materiale in aggiunta alle molecole di dipolo, le cariche delle molecole di dipolo inducono un carica nelle molecole neutre. Ad esempio, se l'estremità caricata negativamente di una molecola di dipolo si avvicina a una molecola neutra, la carica negativa respinge gli elettroni, costringendoli a radunarsi sul lato opposto della molecola neutra. Di conseguenza, il lato della molecola neutra vicino al dipolo sviluppa una carica positiva ed è attratto dal dipolo. I legami risultanti sono chiamati legami dipolari indotti da dipolo.

Le forze di dispersione di Londra non richiedono una molecola di dipolo polare per essere presenti e agire in tutti i materiali, ma di solito sono eccessivamente deboli. La forza è più forte per gli atomi più grandi e più pesanti con molti elettroni che per i piccoli atomi e può contribuire alle caratteristiche fisiche del materiale.

Dettagli sulla forza di dispersione di Londra

La forza di dispersione di Londra è definita come una debole forza attrattiva dovuta alla formazione temporanea di dipoli in due molecole neutre adiacenti. I conseguenti legami intermolecolari sono anche temporanei, ma si formano e scompaiono continuamente, dando luogo ad un effetto di legame complessivo.

I dipoli temporanei si formano quando gli elettroni di una molecola neutra si riuniscono per caso su un lato della molecola. La molecola è ora un dipolo temporaneo e può indurre un altro dipolo temporaneo in una molecola adiacente o essere attratta da un'altra molecola che ha formato un dipolo temporaneo da sola.

Quando le molecole sono grandi con molti elettroni, la probabilità che gli elettroni formano una crescita irregolare aumenta. Gli elettroni sono più distanti dal nucleo e sono trattenuti liberamente. È più probabile che si raccolgano temporaneamente su un lato della molecola e, quando si forma un dipolo temporaneo, gli elettroni delle molecole adiacenti hanno maggiori probabilità di formare un dipolo indotto.

Nei materiali con molecole di dipolo, l'altro Van Le forze di der Waals dominano, ma per i materiali composti completamente da molecole neutre, le forze di dispersione di Londra sono le uniche forze intermolecolari attive. Esempi di materiali composti da molecole neutre includono i gas nobili come neon, argon e xenon. Le forze di dispersione di Londra sono responsabili della condensazione dei gas nei liquidi perché nessun'altra forza tiene insieme le molecole di gas. I gas più leggeri, come l'elio e il neon, hanno punti di ebollizione estremamente bassi perché le forze di dispersione di Londra sono deboli. Atomi grandi e pesanti come lo xeno hanno un punto di ebollizione più alto perché le forze dispersive di Londra sono più forti per i grandi atomi, e tirano insieme gli atomi per formare un liquido a una temperatura più elevata. Sebbene di solito comparativamente deboli, le forze di dispersione di Londra possono fare la differenza nel comportamento fisico di tali materiali.