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Forza di dispersione di Londra

1930
  • Fritz London
Laboratory experiment demonstrating London dispersion force in noble gases.

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.

La forza dell'LDF dipende dalla polarizzabilità della molecola, ovvero dalla facilità con cui la sua nuvola elettronica può essere distorta. Gli atomi più grandi con più elettroni, in particolare quelli nei gusci esterni lontani dal nucleo, sono più polarizzabili e quindi soggetti a forze di dispersione più intense. Questo spiega perché i punti di ebollizione dei gas nobili e degli idrocarburi apolari aumentano con le dimensioni molecolari. Sebbene individualmente deboli, l'effetto cumulativo delle forze di London può essere sostanziale, svolgendo un ruolo critico nella struttura della materia condensata, nel ripiegamento delle proteine ​​e nell'adesione di oggetti macroscopici.

UNESCO Nomenclature: 2202
– Atomic and molecular physics

Tipo

Physical Law

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
  • Concetti precedenti di Van der Waals che non avevano un meccanismo per l'attrazione non polare

Applicazioni

  • spiegare la liquefazione dei gas nobili come l'elio e l'argon
  • meccanismi di adesione nelle zampe dei gechi e negli adesivi secchi
  • coesione e proprietà fisiche dei polimeri non polari come il polietilene
  • legame farmaco-recettore in farmacologia, in particolare nelle tasche idrofobiche
  • stabilità delle sospensioni colloidali

Brevetti:

NA

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