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Forza di dispersione di Londra

1930
  • Fritz London
Esperimento di laboratorio che dimostra la forza di dispersione di Londra nei gas nobili.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

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 condensata, protein folding, and the adhesion of macroscopic objects.

UNESCO Nomenclature: 2202
- Fisica atomica e molecolare

Tipo

Legge fisica

Interruzione

Rivoluzionario

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • Schrödinger Equation and the development of Quantum Mechanics
  • Teoria classica dell'elettromagnetismo e della polarizzazione
  • Teoria di Heitler-London del legame covalente, che ha introdotto le interazioni di scambio quantistico
  • Earlier Van der Waals concepts that lacked a mechanism for nonpolar attraction

Applicazioni

  • explaining the liquefaction of noble gases like helium and argon
  • meccanismi di adesione nelle zampe dei gechi e negli adesivi secchi
  • cohesion and physical properties of nonpolar polymers like polietilene
  • legame farmaco-recettore in farmacologia, in particolare nelle tasche idrofobiche
  • stabilità delle sospensioni colloidali

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • polimeri autoriparanti con microcapsule incorporate che rilasciano monomeri in caso di frattura, tenuti insieme da forze di dispersione
  • adesivi riutilizzabili ispirati ai gechi per la robotica e la produzione
  • sistemi di somministrazione di farmaci basati su nanoparticelle che prendono di mira le cellule tramite interazioni superficiali specifiche
  • lubrificanti avanzati con additivi che ottimizzano le forze di dispersione per superfici a basso attrito
  • filtri per la cattura di composti organici volatili basati sulla polarizzabilità superficiale su misura
  • Materiali per la stampa 3D con adesione degli strati regolabile basata su LDF
  • sensori che rilevano le molecole misurando gli spostamenti dell'energia superficiale
  • enzimi sintetici con tasche idrofobiche progettati per legare i substrati tramite LDF
  • materiali per l'isolamento termico che riducono al minimo il trasferimento di calore attraverso le interfacce
  • 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.

Contesto storico

Forza di dispersione di Londra

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

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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