Jabarkan Kebolehpolaran dari Gaya London

Pada waktu terjadi polarisasi, elektron-elektron dan inti atom dalam suatu molekul mengalami perpindahan dari posisi rata-ratanya. Mudah tidaknya dipol sesaat atau dipol indiksian terbentuk pada suatu molekul tergantung kepada kemudahan awan elektron untuk mengalami polarisasi, kemudahan awan elektron suatu molekul untuk dipolarisasi dinyatakan dengan kebolehpolaran (polarizabilities, dengan simbol α dan satuan m³). Dalam hal ini semakin mudah awan elektron suatu molekul dipolarisasi, maka kebolehpolaran molekul tersebut semakin tinggi pula.

Kebolehpolaran suatu molekul tergantung pada jumlah dan bentuk awan elektron. Untuk molekul-molekul dengan bentuk yang sama, bertambahnya jumlah elektron menyebabkan pengaruh inti atom terhadap awan elektron semakin lemah awan elektron semakin lunak sehingga semakin mudah dipolarisasi dan kebolehpolarannya semakin tinggi seperti ditunjukan tabel berikut.

Jumlah elektron dalam suatu molekul berbanding lurus dengan massa molekulnya oleh karena itu kebolehpolaransuatu molekul semakin tinggi dengan bertambahnya massa molekulnya. Kenaikan kebolehpolaran molekul menyebabkan semakin mudahnya molekul tersebut membentuk dipol sesaat dan dipol induksian sehingga gaya London yang terjadi kuat.

Adanya gaya London antara molekul-molekul nonpolar menyebabkan pada waktu peleburan dan pendidihan diperlukan sejumlah energi untuk memperbesar jarak antara molekul-molekul nonpolar. Semakin kuat gaya London antar molekul-molekul, semakin besar pula energi yang digunakan untuk terjadinya peleburan dan pendidihan. Hal ini ditunjukkan dengan titik lebur dan titik didih zat seperti contoh pada tabel.

Pengaruh kenaikan kekuatan gaya London terhadap titik lebur dan titik didih zat yang teramati pada sejumlah alkana tidak bercabang terlihat bahwa titik lebur dan titik didih alkana tidak bercabang cenderung naik dengan bertambahnya massa molekul alkana. Hal ini terjadi karena bertambahnya massa molekul alkana menyebabkan bertambahnya gaya London antara molekul-molekul alkana. Kenaikan gaya London juga terlihat pada fase alkana. Semakin banyak jumlah atom karbon pada alkana, fase alkana semakin dekat dengan fase terkondensasi (fase cair dan padat). Pada suhu ruang, alkana tidak bercabang dengan jumlah atom sampai empat memiliki fase gas, lima sampai sembilanbelas memiliki fase cair, dua puluh atau lebih memiliki fase padat

Kebolehpolaran molekul yang berisomer tegantung pada bentuknya. Dalam hal ini semakin tinggi tingkat simentri suatu molekul, maka awan elektronnya akan semakin sulit untuk dipolarisasi sehingga Kebolehpolarannya semakin rendah, akibat dipol sesaat molekul tersebut semakin sulit terbentuk. Molekul n-pentana dan neopentana merupakan senyawa yang berisomer tetapi dengan bentuk awan elektron yang berbeda. Molekul n-pentana yang berbentuk lurus awan elektronnya dapat dianggap bentuk silinder, sedangkan neopentana yang berbentuk tetrahedral awan elektronnya dapat dianggap berbentuk bola. Karena bola lebih simetri daripada silinder n-pentana lebih mudah dipopularisasi daripada awan elektron neopentana, kebolehpolaran n-pentana lebih tinggi daripada kebolehpolaran neopentana. Akibatnya pada molekul n-pentana lebih mudah terbentuk dipol sesaat atau dipol induksian dibanding pada molekul neopentana. Mudahnya dipol sesaat dan dipol induksian terbentuk memperbesar kekuatan gaya London yang terjadi.

Secara umum dapat dinyatakan bahwa titik lebur dan titik didih senyawa-senyawa yang berantai lurus lebih tinggi daripada titik lebur dan titik didih senyawa-senyawa bercabang isomernya, sebagaimana terlihat pada contoh dalam tabel berikut

Gaya London merupakan gaya yang lemah. Kekuatannya 1 sampai 10 kJ/mol. Meskipun demikian gaya ini amat penting, karena tanpa adanya gaya London senyawa-senyawa nonpolar tidak mungkin dapat dicairkan dan dipadatkan.

Teori mekanika kuantum gaya dispersi

Penjelasan pertama daya tarik antara atom gas mulia diberikan oleh Fritz London pada tahun 1930. Ia menggunakan teori mekanika kuantum yang didasarkan pada teori perturbasi orde kedua. Perturbasi ini disebabkan oleh interaksi Coulomb antara elektron dan nukleus dari dua bagian (atom atau molekul). Ekspresi perturbasi orde kedua dari energi interaksi mengandung jumlah keadaan. Keadaan yang muncul dalam jumlah ini adalah produk sederhana dari keadaan elektronik monomer yang distimulasi. Jadi, tidak ada antisimetrasi antar-molekul dari keadaan elektronik yang disertakan dan prinsip larangan Pauli hanya sebagian terpuaskan.