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Intermolekulare Kräfte sind Kräfte zwischen Molekülen. Im Vergleich zu den Kräften, die ein Molekül zusammenhalten, sind sie normalerweise relativ schwach, obwohl sie letztendlich die Kräfte sind, die Moleküle in Flüssigkeiten und Festkörpern zusammenhalten. Die Festigkeit der intermolekularen Stoffe in einem Stoff bestimmt physikalische Eigenschaften wie Siedepunkt und Schmelzpunkt. Es ist die Schwäche der intermolekularen Kräfte in Propan, die erklärt, warum es sich bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck um ein Gas handelt.
Natur von Propan
Propan hat die Summenformel C3H8: drei Kohlenstoffatome und 8 Wasserstoffatome. Die drei Kohlenstoffatome bilden eine einzelne Kette mit drei Wasserstoffatomen am Kohlenstoffende und zwei Wasserstoffatomen am mittleren Kohlenstoff. Die Atome an beiden Enden einer Einfachbindung können sich drehen, so dass sich die Atome an beiden Enden beider Bindungen bei Raumtemperatur drehen. In der Gasphase fliegen die Moleküle unorganisiert herum.
Elektronenverteilung
Wir denken gerne an Elektronen als Teilchen, aber in Wirklichkeit verhalten sie sich wie Wellen und auf andere Weise wie Teilchen. Folglich können wir niemals gleichzeitig den Impuls eines Elektrons und seine Position kennen. Die Elektronen verteilen sich wie eine sich ständig verändernde Wolke um einen Kern. Obwohl die Elektronen im Durchschnitt gleichmäßig verteilt sind, kann es zu jedem Zeitpunkt zu einem Ungleichgewicht mit einem Überschuss an negativer Ladung in einer Region und einer Verringerung der negativen Ladung in einer anderen Region kommen. Das Molekül wird sehr kurz zu einem Dipol mit einer negativen Nettoladung in einem Bereich und einer positiven Nettoladung in einem anderen Bereich.
London Dispersion Forces
Entgegengesetzte Gebühren ziehen an; wie Ladungen abstoßen. Wenn sich zwei Moleküle nähern, zieht ein augenblicklicher Dipol in einem Molekül entgegengesetzte Ladungen in dem anderen Molekül an und erzeugt einen schwachen Dipol in seinem Nachbarn. Die beiden schwachen Dipole ziehen sich jetzt an. Obwohl sich der augenblickliche Dipol des ersten weiter ändert, folgt der induzierte Dipol im zweiten Molekül, so dass die schwache Anziehung zwischen den beiden Molekülen bestehen bleibt. Diese Art der intermolekularen Wechselwirkung wird als Londoner Dispersionskraft bezeichnet. Im Allgemeinen lassen sich größere Moleküle leichter polarisieren, sodass sie stärkeren Londoner Kräften ausgesetzt sind als kleinere Moleküle.
Londoner Streitkräfte in Propan
Londoner Kräfte sind die einzige intermolekulare Kraft, die Propanmoleküle erfahren. Propanmoleküle sind relativ klein, daher sind die Londoner Kräfte zwischen ihnen schwach - zu schwach, um sie bei Raumtemperatur in fester oder flüssiger Phase zusammenzuhalten. Um Propan in eine Flüssigkeit umzuwandeln, müssen Sie es abkühlen, wodurch sich die Moleküle langsamer bewegen. Bei sehr kalten Temperaturen können sogar die schwachen Londoner Wechselwirkungen die Propanmoleküle zusammenhalten. Das Komprimieren von Propan macht es daher zu einer Flüssigkeit.