Diszperziós kölcsönhatás

a másodrendű kötőerők egyik fajtája
(Diszperziós kötés szócikkből átirányítva)

A diszperziós kölcsönhatás (más néven diszperziós kötés) apoláris molekulák vagy atomok között kialakuló, elektrosztatikus kölcsönhatás. A jelenség során az elektronfelhő átmeneti torzulásának köszönhetően gyenge dipólusok alakulnak ki, melyek között megjelenik az elektrosztatikus vonzás.[1] A másodlagos kölcsönhatások (másodlagos kötések) közül a leggyengébb fajta;[2] az elsőrendű kötéseknél jóval (átlagosan százszor) gyengébb. A diszperziós kölcsönhatást London-féle erőnek is hívják, a német-amerikai fizikus Fritz London után,[2] valamint a kölcsönhatás jellegéből adódóan nevezik még indukált dipól–indukált dipól kölcsönhatásnak is.

MechanizmusSzerkesztés

A gömbszerű elektroneloszlással bíró atomok apolárisak, mivel nem rendelkeznek állandó dipólusmomentummal.[2] Ez azonban csak adott időtartam alatti átlagos elektroneloszlást tekintve igaz. Viszont egy adott pillanatban vizsgálva az elektronfelhő sűrűségét az tapasztalható, hogy az eloszlás nem feltétlenül egyenletesen gömbszerű, helyenként eltérések lehetnek.[2] A szférikus szimmetria efféle torzulása legfőképp az atomok közötti ütközéseknek köszönhető.[2] Az elektronok egyenlőtlen eloszlása átmeneti dipólust képez az atomban, ami megfelelő távolság esetén a szomszédos atomokban is átmeneti dipólust eredményezhet, ennek következtében pedig vonzó kölcsönhatás alakulhat ki az atomok között.[2]

JellemzőkSzerkesztés

Az orientációs és az indukciós kölcsönhatással ellentétben a diszperziós kölcsönhatás létrejöhet teljesen apoláris atomok és molekulák között is, pl. héliumatomok vagy nitrogénmolekulák között.[2] A többi dipólus-alapú kölcsönhatással ellentétben a diszperziós erő mindig vonzó hatást fejt ki.[2] A nagyobb méretű apoláris molekulákban az elektronok számának növekedésével az atomok mérete is nő, így nagyobb térrészben mozoghatnak, ezáltal pedig jelentősebb lehet a töltéselkülönülés, a polarizáció. Tehát általánosságban elmondható, hogy minél nagyobb egy elem rendszáma, annál erősebb diszperziós kölcsönhatás kialakítására képes;[1] például emiatt szobahőmérsékleten gáz-halmazállapotú a klór, folyékony a bróm és szilárd a jód. A cseppfolyósított nemesgázok atomjai között is diszperziós kölcsönhatás alakul ki[1] (ezek a részecskék molekularácsban kristályosodnak, ezért egyatomos molekuláknak tekinthetők).

Potenciális energiaSzerkesztés

Egynemű anyagok esetében a kölcsönhatási (potenciális) energiát a következő egyenlet adja meg:

 

ahol r a távolság, α a polarizálhatóság mértéke, I az első ionizációs potenciál.

Hasonlóképp két különbözö anyag (A és B) keveréke esetén a képlet:

 

JegyzetekSzerkesztés

  1. a b c Steven S. Zumdahl, Susan A. Zumdahl, Donald J. DeCoste. Chemistry, 10th edition, Cengage Learning, 387. o. (2018). ISBN 978-1-305-95740-4 
  2. a b c d e f g h Andreas Hofmann. Physical Chemistry Essentials. Springer International Publishing AG (2018). ISBN 978-3-319-74167-3