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Force de dispersion de Londres

1930
  • Fritz London
Expérience de laboratoire démontrant la force de dispersion de Londres dans les gaz nobles.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

La force de dispersion de Londres (LDF) est le type le plus faible de Van der Waals Cette force résulte des fluctuations quantiques des nuages ​​électroniques des atomes et des molécules. Ces fluctuations créent des dipôles temporaires et instantanés qui induisent des dipôles correspondants dans les atomes voisins, générant ainsi une force d'attraction nette. L'énergie potentielle d'interaction V entre deux atomes distants de r est approximativement V = -C₆/r⁶.

La force de dispersion de London est une force attractive universelle qui existe entre tous les atomes et molécules, même non polaires, où aucune autre force intermoléculaire n'est présente. Son origine est purement quantique. Selon la théorie quantique, la distribution électronique autour d'un atome n'est pas statique mais fluctue au cours du temps. À chaque instant, le nuage électronique peut être momentanément déformé, créant ainsi une contrainte électrique temporaire. dipôleCe dipôle instantané génère un champ électrique qui polarise le nuage électronique d'un atome voisin, induisant ainsi un dipôle synchronisé. L'interaction entre ces deux dipôles temporaires et corrélés engendre une attraction faible et éphémère.

L'intensité des forces de dispersion de London (LDF) dépend de la polarisabilité de la molécule, c'est-à-dire de la facilité avec laquelle son nuage électronique peut être déformé. Les atomes plus gros, possédant davantage d'électrons, en particulier ceux des couches externes éloignées du noyau, sont plus polarisables et subissent donc des forces de dispersion plus importantes. Ceci explique pourquoi les points d'ébullition des gaz rares et des hydrocarbures non polaires augmentent avec la taille moléculaire. Bien que faibles individuellement, les forces de London peuvent avoir un effet cumulatif considérable, jouant un rôle crucial dans la structure des molécules. matière condensée, le repliement des protéines et l'adhésion des objets macroscopiques.

UNESCO Nomenclature: 2202
- Physique atomique et moléculaire

Taper

Loi physique

Perturbation

Révolutionnaire

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • Schrödinger Équation et développement de la mécanique quantique
  • Théorie classique de l'électromagnétisme et de la polarisation
  • Théorie de Heitler-London de la liaison covalente, qui a introduit les interactions d'échange quantique
  • Earlier Van der Waals concepts that lacked a mechanism for nonpolar attraction

Applications

  • explaining the liquefaction of noble gases like helium and argon
  • mécanismes d'adhésion dans les pattes de gecko et les adhésifs secs
  • cohesion and physical properties of nonpolar polymers like polyéthylène
  • liaison médicament-récepteur en pharmacologie, en particulier dans les poches hydrophobes
  • stabilité des suspensions colloïdales

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

  • polymères auto-cicatrisants avec des microcapsules intégrées qui libèrent des monomères lors de la fracture, maintenus ensemble par des forces de dispersion
  • adhésifs réutilisables inspirés du gecko pour la robotique et la fabrication
  • systèmes d'administration de médicaments à base de nanoparticules qui ciblent les cellules via des interactions de surface spécifiques
  • lubrifiants avancés avec additifs qui optimisent les forces de dispersion pour les surfaces à faible frottement
  • filtres pour la capture de composés organiques volatils basés sur une polarisabilité de surface personnalisée
  • Matériaux d'impression 3D à adhérence de couche réglable à base de LDF
  • capteurs qui détectent les molécules en mesurant les décalages d'énergie de surface
  • enzymes synthétiques avec des poches hydrophobes conçues pour lier des substrats via LDF
  • matériaux d'isolation thermique qui minimisent le transfert de chaleur à travers les interfaces
  • self-assembling nanomaterials that form complex structures guided by dispersion forces
En rapport avec : Force de dispersion de Londres, dipôle induit, mécanique quantique, polarisabilité, force intermoléculaire, Van der Waals, molécules non polaires, corrélation électronique, adhésion, gaz rares.

Contexte historique

Force de dispersion de Londres

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

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

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