LỰC PHÂN TÁN LONDON

Quay lại: Diễn giải kiến thức Sách giáo khoa – Tạp chí KEM (tapchikem.com)

Lưu ý: (1) Tất cả các bài viết này đều được trích từ các kì báo của PROTON - Tạp chí Hóa học phổ thông, nếu trích dẫn, xin ghi nguồn đầy đủ; (2) Độc giả quan tâm đến PROTON, có thể tìm hiểu tại đây. 

Lực phân tán London (còn gọi là lực lưỡng cực tạm thời – lưỡng cực cảm ứng, cũng được xếp vào loại lực van der Waals) là lực hút sinh ra giữa hai lưỡng cực tạm thời. Loại lực van der Waals này tồn tại trong tất cả các phân tử – kể cả những phân tử không phân cực như O₂, N₂, He, Ar, ... Khi hai phân tử không phân cực ở gần nhau, dao động của những đám mây electron dẫn đến sự phân bố điện tích không đối xứng trong phân tử (bị lệch khỏi vị trí cân bằng) và khiến một phân tử xuất hiện lưỡng cực tạm thời. Sau đó, phân tử có lưỡng cực tạm thời này tác động đến đám mây electron của phân tử bên cạnh, làm cho phân tử bên cạnh xuất hiện lưỡng cực cảm ứng. Lực hút giữa hai lưỡng cực này là lực phân tán London.

Tương tác này được đặt theo tên người đầu tiên đề xuất (1930) là nhà Vật lí người Đức Fritz Wolfgang London. Ông đã nhận ra rằng sự chuyển động của các electron trong nguyên tử hoặc phân tử có thể tạo ra một moment lưỡng cực tạm thời.

So về độ mạnh thì lực phân tán London yếu hơn nhiều so với các loại lực liên phân tử khác (thường chỉ là vài kJ/mol), nhưng lại có ý nghĩa vô cùng quan trọng. Nhờ có lực hút này mà các phân tử không phân cực như halogen, N₂, O₂ hay các khí hiếm He, Ar, … có thể tạo tương tác yếu với nhau để hóa lỏng được (dù thường là ở những nhiệt độ rất thấp). 

Lực phân tán London tồn tại trong mọi phân tử, bất kể chúng có phân cực hay không. Độ mạnh của lực này phụ thuộc nhiều vào kích thước nguyên tử hoặc phân tử. Do kích thước và khối lượng thường tỉ lệ thuận với nhau nên nhìn chung lực phân tán càng lớn khi nguyên tử/phân tử khối càng lớn. Chúng ta có thể thấy rõ ảnh hưởng của yếu tố này từ xu hướng biến đổi nhiệt độ sôi (K) của các halogen và khí quý khi nguyên tử/phân tử khối tăng dần.

Hình dạng phân tử cũng có ảnh hưởng đến độ mạnh của lực phân tán London. Ví dụ, hai chất n-pentane và neopentane đều có công thức phân tử C₅H₁₂ nhưng nhiệt độ sôi chênh lệch rất nhiều, lần lượt là 309.4 K và 282.7 K (chênh lệch khoảng 27 K). Nguyên nhân được cho là bởi sự khác nhau về hình dạng của hai phân tử. Các phân tử n-pentane mạch thẳng dễ sắp xếp để tiếp xúc với nhau hơn (ở trạng thái lỏng) so với các phân tử neopentane dạng hình cầu (xem hình dưới). Do đó, giữa các phân tử n-pentane có lực hút liên phân tử mạnh hơn, dẫn đến nhiệt độ sôi cao hơn.

Quay lại: Diễn giải kiến thức Sách giáo khoa – Tạp chí KEM (tapchikem.com)