Dispers qüvvələr

Dispers qüvvələr və ya London qüvvələri — Van-der-Vaals qüvvələrinin bir növü.

Hidrogen, karbon qazı, azot, metan və s. qazların bərk və maye halda olmasının səbəbini oriyentasiya və induksiya qüvvələri izah edə bilməmişdir.  Buna əsasən 1930- cu ildə London, vandervaals qüvvələrinin tam təsviri məqsədilə üçüncü bir amil - dispers qüvvələrin mövcudluğunu irəli sürmüşdür. Kvant mexanikası təsəvvürlərinə əsaslanaraq, London göstərmişdir ki, dispers qüvvələr quruluşlarından asılı olmayaraq, müxtəlif iki qeyri - polyar və ya iki polyar atomlar və molekullar arasında mövcud ola bilər. İki qeyri polyar hissəciklər arasında qarşılıqlı təsirin yaranması elektronların dairəvi və nüvənin titrəyişli hərəkəti nəticəsində atomda ani dipolların əmələ gəlməsi ilə əlaqələndirilir.

Nəcib ("təsirsiz", "inert") qazların atomları və qeyri polyar molekulları arasında əsasən dispers qüvvələr təsir göstərir.

Vandervaals qüvvələri molekulyar klatrat birləşmə adlanan mürəkkəb molekuların yaranmasında iştirak edir. məsələn, Ar·6H2O.

London dispersiya qüvvələri (LDF, həmçinin dispersiya qüvvələri, London qüvvələri, ani dipol-induksiyalı dipol qüvvələri, dalğalanan induksiyalı dipol bağları və ya van der Waals qüvvələri kimi sərbəst) atomlar və molekullar arasında hərəkət edən molekullararası qüvvənin bir növüdür. yəni elektronlar nüvəyə görə simmetrik olaraq paylanır.Van der Waals qüvvələrinin bir hissəsidirlər. LDF alman fiziki Fritz Londonun adını daşıyır. Onlar molekullararası qüvvələrin ən zəifidir.

Giriş

Atom və ya molekul ətrafında elektron paylanması zamanla dalğalanmalara məruz qalır. Bu dalğalanmalar yaxınlıqdakı digər atomlar və molekullar tərəfindən hiss edilən ani elektrik sahələri yaradır və bu da öz elektronlarının məkan paylanmasını tənzimləyir. Xalis təsir ondan ibarətdir ki, bir atomdakı elektron mövqelərindəki dalğalanmalar digər atomlarda elektronların müvafiq olaraq yenidən bölüşdürülməsinə səbəb olur ki, elektronların hərəkətləri korrelyasiyaya çevrilir. Təfərrüatlı nəzəriyyə kvant-mexaniki izahat tələb etsə də (bax: dispersiya qüvvələrinin kvant mexaniki nəzəriyyəsi), təsir tez-tez (vakuumla ayrıldıqda) bir-birini cəlb edən ani dipolların əmələ gəlməsi kimi təsvir olunur. London dispersiya gücünün böyüklüyü tez-tez Hamaker sabiti adlanan, adətən simvollaşdırılan vahid parametrlə təsvir edilir.
İşığın dalğa uzunluğundan daha yaxın olan atomlar üçün qarşılıqlı təsir mahiyyətcə ani olur və "gecikməmiş" Hamaker sabiti ilə təsvir olunur. Bir-birindən daha uzaq olan varlıqlar üçün, bir atomdakı dalğalanmanın ikinci atomda hiss edilməsi üçün tələb olunan son vaxt ("gecikmə") "gecikmiş" Hamaker sabitinin istifadəsini tələb edir.

Ayrı-ayrı atomlar və molekullar arasında London dispersiya qüvvəsi olduqca zəifdir və ayrılma ilə tez azalır 
,kondensasiya olunmuş maddədə (mayelər və bərk maddələr) təsir materialların həcminə və ya üzvi molekulların daxilində və arasında kümülatif olur, belə ki, London dispersiya qüvvələri kütləvi bərk və mayelərdə kifayət qədər güclü ola bilər və məsafə ilə daha yavaş parçalana bilər. London dispersiya qüvvələrinin təsiri karbohidrogenlər və brom (Br2, otaq temperaturunda maye) və ya yod (I2, otaq temperaturunda bərk maddə) kimi yüksək simmetrik molekullar kimi çox qeyri-qütblü (məsələn, ion bağları olmayan) sistemlərdə daha aydın görünür. Karbohidrogenlərdə və mumlarda dispersiya qüvvələri qaz fazasından maye və ya bərk fazaya kondensasiyaya səbəb olmaq üçün kifayətdir. Sublimasiya istilikləri məsələn. karbohidrogen kristalları dispersiya qarşılıqlı təsirini əks etdirir. Oksigen və azot qazlarının maye fazalara mayeləşdirilməsində də cəlbedici London dispersiya qüvvələri üstünlük təşkil edir.

Atomlar/molekullar üçüncü mühitlə (vakuum yox) ayrıldıqda vəziyyət daha mürəkkəbləşir. Sulu məhlullarda, atomlar və ya molekullar arasında dispersiya qüvvələrinin təsiri qütbləşə bilən həlledici molekullarla rəqabət səbəbindən tez-tez daha az ifadə edilir. Yəni bir atom və ya molekuldakı ani dalğalanmalar həm həlledici (su), həm də digər molekullar tərəfindən hiss olunur.

Daha böyük və daha ağır atomlar və molekullar kiçik və yüngül olanlara nisbətən daha güclü dispersiya qüvvələri nümayiş etdirirlər. Bu, daha böyük, daha dağınıq elektron buludları olan molekulların qütbləşmə qabiliyyətinin artması ilə əlaqədardır. Qütbləşmə qabiliyyəti elektronların necə asanlıqla yenidən paylana biləcəyinin ölçüsüdür; böyük qütbləşmə qabiliyyəti elektronların daha asan yenidən paylanmasını nəzərdə tutur. Bu tendensiyanın nümunəsi halogenlərdir (kiçikdən böyüyə: F2, Cl2, Br2, I2). Dispersiv cazibənin eyni artımı RF, RCl, RBr, RI (kiçikdən böyüyə) sırası ilə üzvi molekulların daxilində və arasında və ya digər daha çox qütbləşən heteroatomlarla baş verir. Flüor və xlor otaq temperaturunda qazlardır, brom maye, yod isə bərkdir. London qüvvələrinin elektronların hərəkətindən yarandığı düşünülür.

Kvant Mexaniki Nəzəriyyəsi

Nəcib qaz atomları arasındakı cazibənin ilk izahını 1930-cu ildə Fritz London vermişdi. O, ikinci dərəcəli pozulma nəzəriyyəsinə əsaslanan kvant-mexaniki nəzəriyyədən istifadə etdi. Narahatlıq, iki hissənin (atom və ya molekulların) elektronları və nüvələri arasında Coulomb qarşılıqlı təsiri ilə əlaqədardır. Qarşılıqlı təsir enerjisinin ikinci dərəcəli təlaş ifadəsi vəziyyətlər üzərində cəmini ehtiva edir. Bu cəmdə görünən hallar monomerlərin stimullaşdırılmış elektron hallarının sadə məhsullarıdır. Beləliklə, elektron halların molekullararası antisimmetriyası daxil edilmir və Pauli istisna prinsipi yalnız qismən təmin edilir.

Bu genişlənmə çoxqütblü genişlənmə kimi tanınır, çünki bu seriyadakı şərtlər hər bir monomerdə bir olan iki qarşılıqlı təsir göstərən çoxqütbün enerjiləri kimi qəbul edilə bilər. V-nin çoxqütblü genişlənmiş formasının ikinci dərəcəli enerjiyə dəyişdirilməsi ani çoxqütblülər arasındakı qarşılıqlı əlaqəni təsvir edən ifadəyə bənzəyən ifadə verir (yuxarıdakı keyfiyyət təsvirinə baxın). Bundan əlavə, qütbləşmə həcmləri baxımından London dispersiyasının təsvirini əldə etmək üçün Albrecht Unsöld adına bir təxmini hesablama təqdim edilməlidir.

Qeyd edək ki, bu son London tənliyində ani dipollar yoxdur. İki belə dipol arasındakı qarşılıqlı təsir kimi dispersiya qüvvəsinin “izahı” London düzgün kvant mexaniki nəzəriyyəsinə gəldikdən sonra icad edilmişdir. Nüfuzlu əsərdə ani dipol modelinin tənqidi və molekullararası qüvvələr nəzəriyyəsinin müasir və hərtərəfli ekspozisiyası var.

London nəzəriyyəsi işıq dispersiyasının kvant mexaniki nəzəriyyəsi ilə çox oxşardır, buna görə də London "dispersiya effekti" ifadəsini işlətmişdir. Fizikada “dispersiya” termini kəmiyyətin tezliyə görə dəyişməsini təsvir edir ki, bu da London dispersiyası vəziyyətində elektronların dalğalanmasıdır.

Nisbi Böyüklük

Su kimi kiçik və yüksək qütblü molekullar istisna olmaqla, atomlar və molekullar arasında dispersiya qüvvələri adətən üç Van der Vaal qüvvəsi (oriyentasiya, induksiya, dispersiya) üzərində üstünlük təşkil edir.

Kateqoriya:Kimyəvi rabitə