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Londoner Dispersionskraft

1930
  • Fritz London
Laborexperiment zum Nachweis der Londoner Dispersionskraft in Edelgasen.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

The London dispersion force (LDF) is the weakest type of Van der Waals force, arising from quantum mechanical fluctuations in the electron clouds of atoms and molecules. These fluctuations create temporary, instantaneous dipoles that induce corresponding dipoles in neighboring atoms, resulting in a net attractive force. The interaction potential energy [latex]V[/latex] between two atoms at distance [latex]r[/latex] is approximately [latex]V = -\frac{C_6}{r^6}[/latex].

The London dispersion force is a universal attractive force that exists between all atoms and molecules, even nonpolar ones where other intermolecular forces are absent. Its origin is purely quantum mechanical. According to quantum theory, the electron distribution around an atom is not static but fluctuates over time. At any given instant, the electron cloud can be momentarily distorted, creating a temporary electric dipole. This instantaneous dipole generates an electric field that polarizes the electron cloud of a neighboring atom, inducing a synchronized dipole in it. The interaction between these two correlated, temporary dipoles results in a weak, short-lived attraction.

Die Stärke der London-Kräfte hängt von der Polarisierbarkeit des Moleküls ab – davon, wie leicht sich seine Elektronenwolke verzerren lässt. Größere Atome mit mehr Elektronen, insbesondere jene in den äußeren Schalen weit vom Kern entfernt, sind stärker polarisierbar und erfahren daher stärkere Dispersionskräfte. Dies erklärt, warum die Siedepunkte von Edelgasen und unpolaren Kohlenwasserstoffen mit der Molekülgröße steigen. Obwohl einzeln schwach, kann die kumulative Wirkung der London-Kräfte erheblich sein und eine entscheidende Rolle bei der Struktur kondensierter Materie, der Proteinfaltung und der Adhäsion makroskopischer Objekte spielen.

UNESCO Nomenclature: 2202
Atom- und Molekularphysik

Typ

Physikalisches Gesetz

Störung

Revolutionär

Verwendung

Weitverbreitete Verwendung

Vorläufer

  • Schrödingergleichung und die Entwicklung der Quantenmechanik
  • Klassische Theorie des Elektromagnetismus und der Polarisation
  • Heitler-London-Theorie der kovalenten Bindung, die Quantenaustauschwechselwirkungen einführte
  • Frühere Van-der-Waals-Konzepte, denen ein Mechanismus für unpolare Anziehung fehlte

Anwendungen

  • Erklärung der Verflüssigung von Edelgasen wie Helium und Argon
  • Adhäsionsmechanismen in Geckofüßen und Trockenklebstoffe
  • Kohäsion und physikalische Eigenschaften unpolarer Polymere wie Polyethylen
  • Arzneimittel-Rezeptor-Bindung in der Pharmakologie, insbesondere in hydrophoben Taschen
  • Stabilität kolloidaler Suspensionen

Patente:

NA

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Related to: London dispersion force, induced dipole, quantum mechanics, polarizability, intermolecular force, Van der Waals, nonpolar molecules, electron correlation, adhesion, noble gases.

Historischer Kontext

Londoner Dispersionskraft

1927
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1932
1933
1927
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1930
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1931
1932
1936-01-01

(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

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