Was sind in der Chemie Londoner Streitkräfte?

London-Kräfte, auch bekannt als London-Dispersionskräfte, sind schwache intermolekulare Kräfte, die Atome oder Moleküle anziehen oder abstoßen. Sie sind nach Fritz London, einem deutschen Physiker, benannt. Diese Wechselwirkungen treten ins Spiel, wenn augenblickliche Dipole gebildet werden, was geschieht, wenn durch die Massenbewegung von Elektronen eine Trennung von positiver und negativer Ladung über ein Molekül hinweg erzeugt wird. London-Kräfte treten sowohl in unpolaren als auch in polaren Molekülen auf und können den physikalischen Zustand einer chemischen Verbindung beeinflussen.

Ein Dipol existiert, wenn ein Teil des Moleküls eine positive Nettoladung und ein anderer Teil eine negative Nettoladung hat. Polare Moleküle wie Wasser haben aufgrund einer inhärenten Ungleichmäßigkeit der Elektronenverteilung über ihre Strukturen permanente Dipole. Auch in unpolaren Molekülen können sich momentane oder temporäre Dipole bilden. Diese Art von Dipol entsteht, wenn sich Elektronen ansammeln, eine negative Nettoladung im Bereich größerer Elektronendichte erzeugen und den frei gewordenen Bereich mit einer positiven Nettoladung verlassen.

Die zwischen Molekülen mit Dipolen wirkenden Kräfte werden zusammenfassend als Van-der-Waals-Kräfte bezeichnet. Die Londoner Truppen sind eine Art Van-der-Waals-Truppe. Wenn sich Moleküle mit momentanen Dipolen nähern, stoßen sich gleich geladene Bereiche ab und entgegengesetzt geladene ziehen sich an. Der temporäre Dipol eines Moleküls kann auch die Elektronenverteilung eines anderen Moleküls durch elektrostatische Kraft in einen induzierten Dipol formen.

Londoner Kräfte sind die einzigen intermolekularen Kräfte, die zwischen unpolaren Molekülen oder Atomen wirken. Chlor, Brom und Kohlendioxid sind Beispiele für Moleküle, deren Wechselwirkungen von diesen Kräften geprägt sind. In polaren Molekülen können London-Kräfte zusätzlich zu den anderen Van-der-Waals-Kräften wirken, aber ihre Gesamtwirkung ist minimal.

Die Stärke der Londoner Kräfte zwischen Molekülen wird durch die Form und die Anzahl der Elektronen in jedem Molekül bestimmt. Diejenigen mit länglichen Formen können eine größere Ladungstrennung erfahren, was stärkere Londoner Kräfte erzeugt. Größere Moleküle mit mehr Elektronen neigen auch dazu, stärkere London-Kräfte aufzuweisen als kleinere, da die größere Anzahl von Elektronen einen größeren Potentialunterschied in der Ladung über das Molekül ermöglicht.

Die physikalischen Eigenschaften von Chemikalien können durch die Stärke der Dispersionskräfte stark beeinflusst werden. Neopentan beispielsweise existiert als Gas bei Raumtemperatur, während n-Pentan, eine andere Chemikalie, die genau die gleiche Anzahl und Art von Atomen enthält, eine Flüssigkeit ist. Der Unterschied ist auf die Molekülform zurückzuführen. Obwohl beide Verbindungen unpolar sind, haben n-Pentan-Moleküle eine längliche Form, die ihnen stärkere London-Kräfte und eine größere Kontaktfähigkeit verleiht. In ähnlicher Weise ist es für Brom einfacher, eine Flüssigkeit zu bilden als für Chlor, da Brom als das größere Molekül stärkere Londoner Kräfte besitzt als Chlor.