Зміст
Міжмолекулярні сили - це сили між молекулами. У порівнянні з силами, які тримають молекулу разом, вони зазвичай відносно слабкі, хоча в кінцевому рахунку це сили, які тримають молекули в рідинах і твердих тілах разом. Міцність міжмолекулярних матеріалів у речовині визначають такі фізичні властивості, як температура кипіння та температура плавлення. Саме слабкість міжмолекулярних сил у пропані допомагає пояснити, чому це газ при кімнатній температурі та атмосферному тиску.
Природа пропана
Пропан має молекулярну формулу C3H8: три атоми вуглецю та 8 атомів водню. Три атоми вуглецю утворюють єдиний ланцюг з трьома водородами на вуглеці на кожному кінці та двома водородами на середньому вуглеці. Атоми на будь-якому кінці єдиного зв’язку можуть обертатися, тому атоми на будь-якому кінці обох зв’язків обертаються при кімнатній температурі. У газовій фазі молекули літають навколо дезорганізовано.
Розподіл електронів
Ми любимо думати про електрони як про частинки, але насправді вони поводяться певним чином, як хвилі, а по-іншому - як частинки. Отже, ми ніколи не можемо знати як імпульс електронів, так і його положення одночасно. Електрони розподіляються навколо ядра, як хмара, що постійно змінюється. Хоча в середньому електрони будуть рівномірно розподілені, у будь-який момент може виникнути дисбаланс із надлишком негативного заряду в одній області та зменшенням негативного заряду в іншому. Молекула дуже коротко стане диполем, з чистим негативним зарядом в одній області та чистим позитивним зарядом в іншій.
Лондонські дисперсійні сили
Протилежні заряди притягують; як звинувачення відштовхуються. Коли дві молекули наближаються одна до одної, миттєвий диполь в одній молекулі притягне протилежні заряди в іншій молекулі і створить слабкий диполь у його сусіда. Два слабких диполя зараз притягують один одного. Хоча миттєвий диполь першого буде продовжувати змінюватися, індукований диполь другої молекули піде за відповідним чином, тому слабке притягнення між двома молекулами буде зберігатися. Цей тип міжмолекулярної взаємодії називається лондонською дисперсійною силою. Як правило, більші молекули легше поляризувати, тому вони відчувають сильніші сили Лондона, ніж менші молекули.
Лондонські сили в пропані
Сили Лондона - єдина міжмолекулярна сила, яку відчувають молекули пропану. Молекул пропану порівняно мало, тому сили Лондона між ними слабкі - занадто слабкі, щоб утримувати їх разом у твердій або рідкій фазі при кімнатній температурі. Щоб пропан перетворився в рідину, потрібно його охолодити, через що молекули рухаються повільніше; при дуже холодних температурах навіть слабкі лондонські взаємодії можуть утримувати молекули пропану разом. Стиснення пропану, отже, перетворить його на рідину.