Kas ir starpmolekulārie spēki?

Visiem starpmolekulāriem spēkiem ir elektrostatisks raksturs. Tas nozīmē, ka šo spēku mehānika ir atkarīga no lādētu sugu, piemēram, jonu un elektronu, mijiedarbības. Faktori, kas saistīti ar elektrostatiskajiem spēkiem, piemēram, elektronegativitāte, dipola momenti, jonu lādiņi un elektronu pāri, var lielā mērā ietekmēt starpmolekulāro spēku veidus starp jebkurām divām noteiktām ķīmiskām sugām.

Jonu-dipolu spēki atrodas starp joniem un daļējiem lādiņiem polāro molekulu galos. Polārās molekulas ir dipoli, un tām ir pozitīvs gals un negatīvs gals. Pozitīvi lādētie joni tiek piesaistīti dipola negatīvajam galam, un negatīvi lādētie joni tiek piesaistīti dipola pozitīvajam galam. Šāda veida starpmolekulārās pievilkšanās spēks palielinās, palielinoties jonu lādiņam un palielinoties dipola momentiem. Šis īpašais spēka veids parasti ir jonu vielās, kas izšķīdinātas polāros šķīdinātājos.

Neitrālām molekulām un atomiem starpmolekulārie spēki, kas var būt, ietver dipola-dipola spēkus, ūdeņraža saites un Londonas dispersijas spēkus. Šie spēki veido van der Vālsa spēkus, kas nosaukti Johannesa van der Vālsa vārdā. Kopumā tie ir vājāki par jonu-dipola spēkiem.

Dipola-dipola spēki rodas, kad polārās molekulas pozitīvais gals tuvojas citas polārās molekulas negatīvajam galam. Pats spēks ir atkarīgs no molekulu tuvuma. Jo tālāk molekulas atrodas, jo vājāki ir dipola-dipola spēki. Spēka lielums var arī palielināties, palielinoties polaritātei.

Londonas izkliedes spēki var rasties gan starp nepolārajām, gan polārajām ķīmiskajām sugām. Tie ir nosaukti par godu viņu atklājējam Fricam Londonam. Pats spēks rodas momentānu dipolu veidošanās dēļ; to var izskaidrot ar elektronu kustību ķīmiskajās sugās.

Momentānie dipoli rodas, kad elektroni ap vienu ķīmisko vielu tiek piesaistīti citas ķīmiskās sugas kodolam. Kopumā Londonas dispersijas spēki ir lielāki lielākām molekulām, jo ​​lielākām molekulām ir vairāk elektronu. Tāpēc, piemēram, lieliem halogēniem un cēlgāzēm ir augstāka viršanas temperatūra nekā maziem halogēniem un cēlgāzēm.

Ūdeņraža saites rodas starp ūdeņraža atomiem polārajā saitē un nedalītiem elektronu pāriem uz maziem elektronnegatīviem joniem vai atomiem. Šāda veida starpmolekulārais spēks bieži tiek novērots starp ūdeņraža atomiem un fluoru, skābekli vai slāpekli. Ūdeņraža saites var atrast ūdenī, un tās ir atbildīgas par ūdens augsto viršanas temperatūru.

Starpmolekulārie spēki var būtiski ietekmēt ķīmisko vielu fizikālās īpašības. Parasti augsta viršanas temperatūra, kušanas temperatūra un viskozitāte ir saistīta ar lieliem starpmolekulāriem spēkiem. Lai gan tie ir daudz vājāki par kovalentajām un jonu saitēm, šie starpmolekulārās pievilkšanās spēki joprojām ir svarīgi, lai aprakstītu ķīmisko sugu uzvedību.