KEKUATAN LONDON: KARAKTERISTIK DAN CONTOH - KIMIA - 2025

Gaya London , gaya dispersi London atau interaksi dipol induksi-dipol, adalah jenis interaksi antarmolekul yang paling lemah. Namanya karena kontribusi fisikawan Fritz London dan studinya di bidang fisika kuantum.

Gaya London menjelaskan bagaimana molekul berinteraksi yang struktur dan atomnya membuatnya tidak mungkin untuk membentuk dipol permanen; Artinya, ini pada dasarnya berlaku untuk molekul apolar atau atom terisolasi dari gas mulia. Berbeda dengan gaya Van der Waals lainnya, yang satu ini membutuhkan jarak yang sangat pendek.

Sumber: Hadley Paul Garland via Flickr

Sebuah analogi fisik yang baik dari gaya London dapat ditemukan dalam pengoperasian sistem penutupan Velcro (gambar di atas). Dengan menekan satu sisi kain bordir dengan pengait, dan sisi lainnya dengan serat, tercipta gaya menarik yang sebanding dengan luas kain.

Setelah kedua permukaan disegel, gaya harus diberikan untuk melawan interaksi mereka (yang dibuat oleh jari kita) untuk memisahkan mereka. Hal yang sama berlaku untuk molekul: semakin tebal atau datarnya, semakin besar interaksi antarmolekulnya pada jarak yang sangat pendek.

Namun, tidak selalu mungkin untuk membawa molekul-molekul ini cukup dekat agar interaksinya terlihat.

Jika demikian, mereka membutuhkan suhu yang sangat rendah atau tekanan yang sangat tinggi; seperti halnya gas. Demikian pula, jenis interaksi ini dapat hadir dalam zat cair (seperti n-heksana) dan zat padat (seperti yodium).

karakteristik

Sumber: Gabriel Bolívar

Karakteristik apa yang harus dimiliki molekul agar dapat berinteraksi menggunakan gaya London? Jawabannya adalah bahwa setiap orang dapat melakukannya, tetapi ketika ada momen dipol permanen, interaksi dipol-dipol mendominasi lebih dari interaksi hamburan, berkontribusi sangat sedikit pada sifat fisik zat.

Dalam struktur di mana tidak ada atom yang sangat elektronegatif atau yang distribusi muatan elektrostatisnya homogen, tidak ada daerah ekstrim atau daerah yang dapat dianggap kaya (δ-) atau miskin (δ +) elektron.

Dalam kasus ini, jenis gaya lain harus ikut campur atau jika tidak, senyawa tersebut hanya dapat ada dalam fasa gas, terlepas dari kondisi tekanan atau suhu yang bekerja padanya.

Distribusi beban homogen

Dua atom terisolasi, seperti neon atau argon, memiliki distribusi muatan yang homogen. Ini dapat dilihat pada A, gambar atas. Lingkaran putih di tengah melambangkan inti, untuk atom, atau kerangka molekul, untuk molekul. Distribusi muatan ini dapat dianggap sebagai awan elektron hijau.

Mengapa gas mulia memenuhi homogenitas ini? Karena mereka memiliki kulit elektronik yang sepenuhnya penuh, maka elektron mereka secara teoritis akan merasakan muatan yang menarik dari inti yang sama di semua orbital.

Di sisi lain, untuk gas lain, seperti oksigen atom (O), lapisan yang tidak lengkap (yang diamati dalam konfigurasi elektronik) dan pasukan itu untuk membentuk diatomik molekul O ₂ untuk mengkompensasi kekurangan ini.

Lingkaran hijau di A juga bisa berupa molekul, kecil atau besar. Awan elektronnya mengorbit di sekitar semua atom yang menyusunnya, terutama yang paling elektronegatif. Di sekitar atom-atom ini awan akan menjadi lebih terkonsentrasi dan negatif, sedangkan atom-atom lain akan mengalami defisiensi elektronik.

Namun, awan ini tidak statis tetapi dinamis, sehingga pada titik tertentu daerah regions- dan δ + akan terbentuk, dan fenomena yang disebut polarisasi akan terjadi.

Polarisasi

Dalam A awan berwarna hijau menunjukkan distribusi muatan negatif yang homogen. Namun, gaya tarik positif yang diberikan oleh inti dapat berosilasi pada elektron. Hal ini menyebabkan deformasi awan sehingga menciptakan daerah δ-, berwarna biru, dan δ +, berwarna kuning.

Momen dipol yang tiba-tiba dalam atom atau molekul ini dapat merusak awan elektron yang berdekatan; dengan kata lain, ia menginduksi dipol tiba-tiba pada tetangganya (B, gambar atas).

Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa daerah δ- mengganggu awan tetangganya, elektronnya merasakan tolakan elektrostatis dan berorientasi ke kutub yang berlawanan, muncul +.

Perhatikan bagaimana kutub positif sejajar dengan kutub negatif, seperti molekul dengan momen dipol permanen. Semakin tebal awan elektron, semakin sulit nukleus menjaganya tetap homogen di ruang angkasa; dan selain itu, semakin besar deformasi, seperti yang dapat dilihat pada C.

Oleh karena itu, atom dan molekul kecil cenderung tidak terpolarisasi oleh partikel apa pun di lingkungannya. Contoh untuk situasi ini diilustrasikan oleh molekul kecil hidrogen, H ₂ .

Untuk mengembun, atau bahkan lebih mengkristal, dibutuhkan tekanan selangit untuk memaksa molekulnya berinteraksi secara fisik.

Itu berbanding terbalik dengan jarak

Meskipun dipol seketika terbentuk untuk menginduksi orang lain di sekitarnya, mereka tidak cukup untuk menahan atom atau molekul bersama.

Di B ada jarak d yang memisahkan dua awan dan dua inti mereka. Agar kedua dipol dapat bertahan untuk waktu tertentu, jarak d harus sangat kecil.

Kondisi ini, karakteristik esensial dari gaya London (ingat penutupan Velcro), harus dipenuhi agar memiliki efek yang nyata pada sifat fisik materi.

Begitu d kecil, inti di kiri di B akan mulai menarik wilayah δ- biru dari atom atau molekul tetangganya. Ini selanjutnya akan merusak awan, seperti yang terlihat di C (inti tidak lagi di tengah tetapi ke kanan). Kemudian, ada titik di mana kedua awan bersentuhan dan "memantul", tetapi cukup lambat untuk menahannya untuk sementara waktu.

Oleh karena itu, gaya London berbanding terbalik dengan jarak d. Faktanya, faktornya sama dengan d ⁷ , jadi sedikit variasi jarak antara dua atom atau molekul akan melemahkan atau memperkuat hamburan London.

Ini berbanding lurus dengan massa molekul

Bagaimana cara meningkatkan ukuran awan agar lebih mudah berpolarisasi? Menambah elektron, dan untuk itu inti harus memiliki lebih banyak proton dan neutron, sehingga massa atom bertambah; atau, menambahkan atom ke tulang punggung molekul, yang pada gilirannya akan meningkatkan massa molekulnya

Dengan cara ini, nuklei atau kerangka molekul akan lebih kecil kemungkinannya untuk menjaga seragam awan elektron sepanjang waktu. Oleh karena itu, semakin besar lingkaran hijau di A, B dan C, semakin terpolarisasi dan semakin besar juga interaksinya oleh gaya London.

Efek ini terlihat jelas antara B dan C, dan bisa lebih parah lagi jika lingkarannya berdiameter lebih besar. Alasan ini adalah kunci untuk menjelaskan sifat fisik banyak senyawa berdasarkan massa molekulnya.

Contoh pasukan London

Sumber: Pxhere

Di alam

Dalam kehidupan sehari-hari, ada banyak contoh gaya penyebaran London tanpa menjelajahi dunia mikroskopis.

Salah satu contoh paling umum dan mengejutkan ditemukan di kaki reptil yang dikenal sebagai tokek (gambar atas) dan di banyak serangga (juga di Spiderman).

Di kaki mereka, mereka memiliki bantalan yang darinya ribuan filamen kecil menonjol. Pada gambar tersebut Anda dapat melihat seekor tokek berpose di lereng batu. Untuk mencapai hal ini, ia menggunakan gaya antarmolekul antara batuan dan filamen kakinya.

Masing-masing filamen ini berinteraksi secara lemah dengan permukaan tempat reptil kecil memanjat, tetapi karena jumlahnya ribuan, mereka menggunakan gaya yang sebanding dengan luas kaki mereka, cukup kuat sehingga tetap melekat dan dapat memanjat. Tokek juga mampu memanjat permukaan yang halus dan sempurna seperti kaca.

Alkana

Alkana adalah hidrokarbon jenuh yang juga berinteraksi dengan gaya London. Struktur molekulnya hanya terdiri dari karbon dan hidrogen yang bergabung dengan ikatan tunggal. Karena perbedaan elektronegativitas antara C dan H sangat kecil, mereka adalah senyawa apolar.

Jadi, metana, CH ₄ , hidrokarbon terkecil dari semuanya, mendidih pada -161,7ºC. Saat C dan H ditambahkan ke kerangka, diperoleh alkana lain dengan massa molekul yang lebih tinggi.

Dengan cara ini, etana (-88.6ºC), butana (-0.5ºC) dan oktan (125.7ºC) muncul. Perhatikan bagaimana titik didihnya meningkat seiring dengan bertambah beratnya alkana.

Ini karena awan elektronik mereka lebih terpolarisasi dan strukturnya memiliki luas permukaan lebih besar yang meningkatkan kontak antar molekulnya.

Oktan, meskipun merupakan senyawa apolar, memiliki titik didih yang lebih tinggi daripada air.

Halogen dan gas

Kekuatan London juga hadir di banyak zat gas. Misalnya, molekul N ₂ , H ₂ , CO ₂ , F ₂ , Cl ₂ dan semua gas mulia, berinteraksi melalui gaya-gaya ini, karena mereka menghadirkan distribusi elektrostatis homogen, yang dapat mengalami dipol seketika dan menyebabkan polarisasi.

Gas mulia tersebut adalah He (helium), Ne (neon), Ar (argon), Kr (kripton), Xe (xenon), dan Rn (radon). Dari kiri ke kanan titik didihnya meningkat dengan bertambahnya massa atom: -269, -246, -186, -152, -108, dan -62 ºC.

Halogen juga berinteraksi melalui gaya-gaya ini. Fluor adalah gas pada suhu kamar seperti halnya klorin. Brom, dengan massa atom lebih tinggi, ditemukan dalam kondisi normal sebagai cairan kemerahan, dan yodium, akhirnya, membentuk padatan ungu yang menyublim dengan cepat karena lebih berat daripada halogen lainnya.

Referensi

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia. (Edisi ke-8). CENGAGE Learning, hlm. 452-455.
2. Angeles Mendez. (22 Mei 2012). Gaya dispersi (dari London). Dipulihkan dari: quimica.laguia2000.com
3. Pasukan Dispersi London. Diperoleh dari: chem.purdue.edu
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 Juni 2018). 3 Jenis Gaya Antarmolekul. Diperoleh dari: thinkco.com
5. Ryan Ilagan & Gary L Bertrand. Interaksi Dispersi London. Diambil dari: chem.libretexts.org
6. ChemPages Netorials. Pasukan London. Diperoleh dari: chem.wisc.edu
7. Kamereon. (22 Mei 2013). Geckos: Tokek dan kekuatan Van der waals. Diperoleh dari: almabiologica.com