Inhoud
Intermoleculaire krachten zijn krachten tussen moleculen. In vergelijking met de krachten die een molecuul bij elkaar houden, zijn ze meestal relatief zwak, hoewel het uiteindelijk de krachten zijn die moleculen in vloeistoffen en vaste stoffen bij elkaar houden. De sterkte van de intermoleculaire materialen in een stof bepalen fysische eigenschappen zoals kookpunt en smeltpunt. Het is de zwakte van de intermoleculaire krachten in propaan die helpen verklaren waarom het een gas is bij kamertemperatuur en atmosferische druk.
Aard van Propaan
Propaan heeft de moleculaire formule C3H8: drie koolstofatomen en 8 waterstofatomen. De drie koolstofatomen vormen een enkele keten met drie waterstofatomen op de koolstof aan elk uiteinde en twee waterstofatomen op de middelste koolstof. De atomen aan beide uiteinden van een enkele binding kunnen roteren, dus de atomen aan beide uiteinden van beide bindingen roteren bij kamertemperatuur. In de gasfase vliegen de moleculen ongeorganiseerd rond.
Elektronendistributie
We denken graag over elektronen als deeltjes, maar eigenlijk gedragen ze zich op sommige manieren zoals golven en op andere manieren zoals deeltjes. Bijgevolg kunnen we nooit tegelijkertijd een moment van elektronen en zijn positie kennen. De elektronen zijn verdeeld rond een kern als een constant veranderende wolk. Hoewel de elektronen gemiddeld gelijkmatig verdeeld zijn, kan er op elk gegeven moment een onbalans optreden, met een overmaat negatieve lading in het ene gebied en een vermindering van negatieve lading in een ander. Het molecuul zal heel kort een dipool worden, met een netto negatieve lading in het ene gebied en een netto positieve lading in een ander.
London Dispersion Forces
Tegengestelde kosten trekken aan; zoals kosten afstoten. Wanneer twee moleculen elkaar naderen, zal een instantane dipool in het ene molecuul tegengestelde ladingen in het andere molecuul aantrekken en een zwakke dipool in zijn buur creëren. De twee zwakke dipolen trekken elkaar nu aan. Hoewel de momentane dipool van de eerste zal blijven veranderen, zal de geïnduceerde dipool in het tweede molecuul volgen, dus de zwakke aantrekking tussen de twee moleculen zal blijven bestaan. Dit type intermoleculaire interactie wordt een dispersiekracht van Londen genoemd. Over het algemeen zijn grotere moleculen gemakkelijker te polariseren, dus ervaren ze sterkere Londense krachten dan kleinere moleculen.
London Forces in Propane
Londense troepen zijn de enige intermoleculaire kracht die propaanmoleculen ervaren. Propaanmoleculen zijn relatief klein, dus de Londense krachten tussen hen zijn zwak - te zwak om ze bij kamertemperatuur in vaste of vloeibare fase bij elkaar te houden. Om van propaan een vloeistof te maken, moet je het afkoelen, waardoor de moleculen langzamer bewegen; bij zeer koude temperaturen kunnen zelfs de zwakke interacties in Londen de propaanmoleculen bij elkaar houden. Als propaan wordt gecomprimeerd, wordt het daarom vloeibaar.