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Fuerza de Dispersión de Londres

1930
  • Fritz London
Experimento de laboratorio que demuestra la fuerza de dispersión de London en gases nobles.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

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 dipolo. 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.

The strength of the LDF depends on the polarizability of the molecule—how easily its electron cloud can be distorted. Larger atoms with more electrons, particularly those in outer shells far from the nucleus, are more polarizable and thus experience stronger dispersion forces. This explains why the boiling points of noble gases and nonpolar hydrocarbons increase with molecular size. Although individually weak, the cumulative effect of London forces can be substantial, playing a critical role in the structure of materia condensada, protein folding, and the adhesion of macroscopic objects.

UNESCO Nomenclature: 2202
- Física atómica y molecular

Tipo

Derecho físico

Ruptura

Revolucionario

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Schrödinger Equation and the development of Quantum Mechanics
  • Teoría clásica del electromagnetismo y la polarización
  • Teoría de Heitler-London del enlace covalente, que introdujo interacciones de intercambio cuántico
  • Earlier Van der Waals concepts that lacked a mechanism for nonpolar attraction

Aplicaciones

  • explaining the liquefaction of noble gases like helium and argon
  • Mecanismos de adhesión en patas de gecko y adhesivos secos
  • cohesion and physical properties of nonpolar polymers like polietileno
  • Unión de fármacos a receptores en farmacología, especialmente en bolsas hidrofóbicas
  • estabilidad de suspensiones coloidales

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • Polímeros autocurativos con microcápsulas incrustadas que liberan monómeros al fracturarse, unidos por fuerzas de dispersión.
  • Adhesivos reutilizables inspirados en geckos para robótica y fabricación
  • Sistemas de administración de fármacos basados ​​en nanopartículas que se dirigen a las células mediante interacciones superficiales específicas.
  • Lubricantes avanzados con aditivos que optimizan las fuerzas de dispersión para superficies de baja fricción
  • Filtros para capturar compuestos orgánicos volátiles basados ​​en polarizabilidad superficial personalizada
  • Materiales de impresión 3D con adhesión de capa ajustable basados ​​en LDF
  • sensores que detectan moléculas midiendo los cambios en la energía superficial
  • Enzimas sintéticas con bolsillos hidrofóbicos diseñados para unirse a sustratos a través de LDF
  • materiales para aislamiento térmico que minimizan la transferencia de calor a través de interfaces
  • self-assembling nanomaterials that form complex structures guided by dispersion forces
Related to: London dispersion force, induced dipole, quantum mechanics, polarizability, intermolecular force, Van der Waals, nonpolar molecules, electron correlation, adhesion, noble gases.

Contexto histórico

Fuerza de Dispersión de Londres

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

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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