Innehåll
Intermolekylära krafter är krafter mellan molekyler. Jämfört med krafterna som håller en molekyl tillsammans är de vanligtvis relativt svaga, även om de till slut är krafterna som håller molekyler i vätskor och fasta ämnen tillsammans. Styrkan hos de intermolekylära materialen i ett ämne bestämmer fysikaliska egenskaper som kokpunkt och smältpunkt. Det är svagheten i de intermolekylära krafterna i propan som hjälper till att förklara varför det är en gas vid rumstemperatur och atmosfärstryck.
Natur av propan
Propan har molekylformeln C3H8: tre kolatomer och 8 väteatomer. De tre kolatomerna bildar en enda kedja med tre väten på kolet i varje ände och två väten på det mittersta kolet. Atomerna i vardera änden av en enda bindning kan rotera, så atomerna i vardera änden av båda bindningarna roterar vid rumstemperatur. I gasfasen flyger molekylerna runt på ett ororganiserat sätt.
Elektrondistribution
Vi gillar att tänka på elektroner som partiklar, men de verkar verkligen på vissa sätt som vågor och på andra sätt som partiklar. Följaktligen kan vi aldrig känna till både en elektromoment och dess position på samma gång. Elektronerna distribueras runt en kärna som ett konstant skiftande moln. Även om elektronerna i genomsnitt kommer att fördelas jämnt, kan det vid varje givet ögonblick vara en obalans, med ett överskott av negativ laddning i en region och en minskning av negativ laddning i en annan. Molekylen blir mycket kort en dipol, med en negativ nettoladdning i ett område och en nettopositiv laddning i ett annat.
London Dispersion Forces
Motsatta avgifter lockar; som avgifter stöter. När två molekyler närmar sig varandra kommer en omedelbar dipol i en molekyl att locka motsatta laddningar i den andra molekylen och skapa en svag dipol i sin granne. De två svaga dipolerna lockar nu varandra. Även om den första momentana dipolen kommer att fortsätta att förändras, kommer den inducerade dipolen i den andra molekylen att följa efter, så den svaga attraktionen mellan de två molekylerna kommer att kvarstå. Denna typ av intermolekylär interaktion kallas en London-spridningskraft. Generellt är större molekyler lättare att polarisera, så de upplever starkare krafter i London än mindre molekyler.
Londonkrafter i propan
Londons styrkor är den enda intermolekylära kraften som propanmolekyler upplever. Propanmolekyler är relativt små, så Londonkrafterna mellan dem är svaga - för svaga för att hålla dem samman i fast eller flytande fas vid rumstemperatur. För att göra propan till en vätska måste du kyla ner den, vilket får molekylerna att röra sig långsammare; vid mycket kalla temperaturer kan till och med de svaga London-växelverkningarna hålla propanmolekylerna samman. Komprimering av propan kommer därför att förvandla den till en vätska.