Diszperziós kölcsönhatás
Ebben a cikkben a Diszperziós kölcsönhatás témáját tág és részletes perspektívából tárgyaljuk, azzal a céllal, hogy az olvasónak teljes és naprakész látásmódot nyújtsunk az érdeklődésre számot tartó témáról. A Diszperziós kölcsönhatás-hez kapcsolódó különféle szempontokat elemzik, beleértve az eredetét, fejlődését, jelenlegi hatását és lehetséges jövőbeli perspektíváit. Hasonlóképpen a terület szakértőinek különböző nézőpontjai és véleményei kerülnek bemutatásra annak érdekében, hogy átfogó és gazdagító képet adjunk a Diszperziós kölcsönhatás-ről. Emellett esettanulmányok és konkrét példák is bemutatásra kerülnek, amelyek a Diszperziós kölcsönhatás relevanciáját és fontosságát szemléltetik különböző kontextusokban. Ezzel a cikkel arra törekszünk, hogy az olvasó teljes körűen megértse a Diszperziós kölcsönhatás-et, hogy elmélyítse tudását, és átfogó és részletes képet kapjon erről az érdekes témáról.
A diszperziós kölcsönhatás (más néven diszperziós kötés) apoláris molekulák vagy atomok között kialakuló, elektrosztatikus kölcsönhatás. A jelenség során az elektronfelhő átmeneti torzulásának köszönhetően gyenge dipólusok alakulnak ki, melyek között megjelenik az elektrosztatikus vonzás.[1] A másodlagos kölcsönhatások (másodlagos kötések) közül a leggyengébb fajta;[2] az elsőrendű kötéseknél jóval (átlagosan százszor) gyengébb. A diszperziós kölcsönhatást London-féle erőnek is hívják, a német-amerikai fizikus Fritz London után,[2] valamint a kölcsönhatás jellegéből adódóan nevezik még indukált dipól–indukált dipól kölcsönhatásnak is.
Mechanizmus
A gömbszerű elektroneloszlással bíró atomok apolárisak, mivel nem rendelkeznek állandó dipólusmomentummal.[2] Ez azonban csak adott időtartam alatti átlagos elektroneloszlást tekintve igaz. Viszont egy adott pillanatban vizsgálva az elektronfelhő sűrűségét az tapasztalható, hogy az eloszlás nem feltétlenül egyenletesen gömbszerű, helyenként eltérések lehetnek.[2] A szférikus szimmetria efféle torzulása legfőképp az atomok közötti ütközéseknek köszönhető.[2] Az elektronok egyenlőtlen eloszlása átmeneti dipólust képez az atomban, ami megfelelő távolság esetén a szomszédos atomokban is átmeneti dipólust eredményezhet, ennek következtében pedig vonzó kölcsönhatás alakulhat ki az atomok között.[2]
Jellemzők
Az orientációs és az indukciós kölcsönhatással ellentétben a diszperziós kölcsönhatás létrejöhet teljesen apoláris atomok és molekulák között is, pl. héliumatomok vagy nitrogénmolekulák között.[2] A többi dipólus-alapú kölcsönhatással ellentétben a diszperziós erő mindig vonzó hatást fejt ki.[2] A nagyobb méretű apoláris molekulákban az elektronok számának növekedésével az atomok mérete is nő, így nagyobb térrészben mozoghatnak, ezáltal pedig jelentősebb lehet a töltéselkülönülés, a polarizáció. Tehát általánosságban elmondható, hogy minél nagyobb egy elem rendszáma, annál erősebb diszperziós kölcsönhatás kialakítására képes;[1] például emiatt szobahőmérsékleten gáz-halmazállapotú a klór, folyékony a bróm és szilárd a jód. A cseppfolyósított nemesgázok atomjai között is diszperziós kölcsönhatás alakul ki[1] (ezek a részecskék molekularácsban kristályosodnak, ezért egyatomos molekuláknak tekinthetők).
Potenciális energia
Egynemű anyagok esetében a kölcsönhatási (potenciális) energiát a következő egyenlet adja meg:
ahol r a távolság, α a polarizálhatóság mértéke, I az első ionizációs potenciál.
Hasonlóképp két különböző anyag (A és B) keveréke esetén a képlet:
Jegyzetek
