लंदन बलों: विशेषताओं और उदाहरण - रसायन विज्ञान - 2025

लंदन बलों, लंदन फैलाव बलों या प्रेरित-द्विध्रुवीय द्विध्रुवीय बातचीत, आणविक बातचीत का सबसे कमज़ोर प्रकार हैं। इसका नाम भौतिक विज्ञानी फ्रिट्ज लंदन के योगदान और क्वांटम भौतिकी के क्षेत्र में उनके अध्ययन के कारण है।

लंदन की सेनाएं बताती हैं कि अणु किस प्रकार परस्पर क्रिया करते हैं, जिनकी संरचना और परमाणु उनके लिए एक स्थायी द्विध्रुवीय निर्माण को असंभव बनाते हैं; यही है, यह मूल रूप से एपोलर अणुओं पर या महान गैसों के पृथक परमाणुओं पर लागू होता है। अन्य वैन डेर वाल्स बलों के विपरीत, इस व्यक्ति को बेहद कम दूरी की आवश्यकता होती है।

स्रोत: फ़्लिकर के माध्यम से हैडली पॉल गारलैंड

लंदन की सेना की एक अच्छी शारीरिक सादृश्यता वेल्क्रो क्लोजर सिस्टम (ऊपर की छवि) के संचालन में पाई जा सकती है। हुक के साथ कशीदाकारी कपड़े के एक तरफ और दूसरे को तंतुओं के साथ दबाकर, एक आकर्षक बल बनाया जाता है जो कपड़ों के क्षेत्र के लिए आनुपातिक होता है।

एक बार जब दोनों चेहरे सील कर दिए जाते हैं, तो उन्हें अलग करने के लिए उनकी बातचीत (हमारी उंगलियों द्वारा बनाई गई) का सामना करने के लिए एक बल होना चाहिए। अणुओं के बारे में भी यही बात है: वे जितने अधिक चमकीले या सपाट होते हैं, उतनी ही कम दूरी पर उनकी अंतः-अणुक बातचीत होती है।

हालांकि, यह संभव नहीं है कि इन अणुओं को उनकी बातचीत के लिए पर्याप्त रूप से करीब लाया जा सके।

जब ऐसा होता है, तो उन्हें बहुत कम तापमान या बहुत अधिक दबाव की आवश्यकता होती है; जैसा कि गैसों का मामला है। इसी तरह, इस तरह के इंटरैक्शन तरल पदार्थों (जैसे एन-हेक्सेन) और ठोस पदार्थों (जैसे आयोडीन) में मौजूद हो सकते हैं।

विशेषताएँ

स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

लंदन के बलों का उपयोग करने के लिए एक अणु के पास क्या विशेषताएँ होनी चाहिए? इसका उत्तर यह है कि कोई भी ऐसा कर सकता है, लेकिन जब एक स्थायी द्विध्रुवीय गति होती है, तो द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय अंतःक्रियाएं बिखरने की तुलना में अधिक प्रबल होती हैं, जो पदार्थों की भौतिक प्रकृति में बहुत कम योगदान देती हैं।

उन संरचनाओं में जहां कोई अत्यधिक विद्युत परमाणु नहीं हैं या जिनके इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज वितरण सजातीय हैं, कोई चरम या क्षेत्र नहीं है जो इलेक्ट्रॉनों में समृद्ध ((-) या गरीब ((+) माना जा सकता है।

इन मामलों में, अन्य प्रकार के बलों को हस्तक्षेप करना चाहिए या अन्यथा ये यौगिक केवल गैस चरण में ही मौजूद हो सकते हैं, भले ही उन पर दबाव या तापमान की स्थिति चल रही हो।

सजातीय भार वितरण

दो पृथक परमाणुओं, जैसे नियॉन या आर्गन में एक सजातीय आवेश वितरण होता है। यह ए, शीर्ष छवि में देखा जा सकता है। केंद्र में सफेद वृत्त अणुओं के लिए परमाणु, या आणविक कंकाल के लिए नाभिक का प्रतिनिधित्व करते हैं। आवेश के इस वितरण को हरे इलेक्ट्रॉनों के बादल के रूप में माना जा सकता है।

इस समरूपता के साथ महान गैसें क्यों पालन करती हैं? क्योंकि उनके पास पूरी तरह से इलेक्ट्रॉनिक शेल है, इसलिए उनके इलेक्ट्रॉनों को सैद्धांतिक रूप से सभी ऑर्बिटल्स में नाभिक के आकर्षक चार्ज को महसूस करना चाहिए।

दूसरी ओर, अन्य गैसों, जैसे कि परमाणु ऑक्सीजन (O) के लिए, इसकी परत अधूरी है (जो कि इसके इलेक्ट्रॉनिक विन्यास में देखी गई है) और इसे इस कमी की भरपाई के लिए डायटोमिक अणु O ₂ बनाने के लिए बाध्य करती है।

A में हरे घेरे अणु, छोटे या बड़े भी हो सकते हैं। इसका इलेक्ट्रॉन बादल उन सभी परमाणुओं के चारों ओर परिक्रमा करता है जो इसे बनाते हैं, विशेष रूप से सबसे अधिक विद्युत प्रवाह वाले। इन परमाणुओं के चारों ओर बादल अधिक केंद्रित और नकारात्मक हो जाएंगे, जबकि अन्य परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनिक कमी होगी।

हालांकि, यह बादल स्थिर नहीं है, लेकिन गतिशील है, इसलिए कुछ बिंदुओं पर संक्षिप्त δ- और cloud + क्षेत्र बनेंगे, और ध्रुवीकरण नामक एक घटना घटित होगी।

polarizability

ए में हरे रंग का बादल नकारात्मक चार्ज के एक सजातीय वितरण को इंगित करता है। हालांकि, नाभिक द्वारा लगाए गए सकारात्मक आकर्षक बल इलेक्ट्रॉनों पर दोलन कर सकते हैं। यह बादल के विरूपण का कारण बनता है इस प्रकार क्षेत्रों का निर्माण of-, नीले रंग में, और in +, पीले रंग में।

परमाणु या अणु में यह अचानक द्विध्रुवीय क्षण आसन्न इलेक्ट्रॉन बादल को विकृत कर सकता है; दूसरे शब्दों में, यह अपने पड़ोसी (बी, शीर्ष छवि) पर अचानक द्विध्रुव उत्पन्न करता है।

यह इस तथ्य के कारण है कि due- क्षेत्र पड़ोसी बादल को परेशान करता है, इसके इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण महसूस करते हैं और विपरीत ध्रुव के लिए उन्मुख होते हैं, δ + दिखाई देते हैं।

ध्यान दें कि सकारात्मक ध्रुव नकारात्मक लोगों के साथ कैसे संरेखित होते हैं, जैसे कि स्थायी द्विध्रुवीय क्षण वाले अणु करते हैं। इलेक्ट्रॉन बादल जितना अधिक प्रकाशमान होगा, उतने ही कठिन नाभिक इसे अंतरिक्ष में सजातीय रखेंगे; और इसके अलावा, इसके बारे में अधिक से अधिक विरूपण, जैसा कि सी में देखा जा सकता है।

इसलिए, परमाणु और छोटे अणु उनके वातावरण में किसी भी कण द्वारा ध्रुवीकृत होने की संभावना कम है। इस स्थिति का एक उदाहरण हाइड्रोजन, एच ₂ के छोटे अणु द्वारा चित्रित किया गया है ।

इसे गाढ़ा करने के लिए, या इससे भी अधिक क्रिस्टलीकरण करने के लिए, इसके अणुओं को शारीरिक रूप से बातचीत करने के लिए मजबूर करने के लिए अत्यधिक दबाव की आवश्यकता होती है।

यह दूरी के विपरीत आनुपातिक है

यद्यपि तात्कालिक द्विध्रुव बनते हैं जो अपने चारों ओर दूसरों को प्रेरित करते हैं, वे परमाणुओं या अणुओं को एक साथ रखने के लिए पर्याप्त नहीं हैं।

B में एक दूरी d है जो दो बादलों और उनके दो नाभिकों को अलग करती है। ताकि दोनों द्विध्रुवीय एक अनुमानित समय के लिए रह सकें, यह दूरी d बहुत छोटी होनी चाहिए।

यह स्थिति, लंदन बलों की एक अनिवार्य विशेषता (वेल्क्रो को बंद करना याद रखें), इसे पूरा करना चाहिए ताकि इसके मामले के भौतिक गुणों पर ध्यान देने योग्य प्रभाव हो।

एक बार डी छोटा होने पर, बी में बाईं ओर का नाभिक पड़ोसी परमाणु या अणु के नीले δ- क्षेत्र को आकर्षित करना शुरू कर देगा। यह बादल को और विकृत करेगा, जैसा कि सी में देखा गया है (कोर अब केंद्र में नहीं बल्कि दाईं ओर है)। फिर, एक बिंदु आता है जहां दोनों बादल स्पर्श करते हैं और "उछलते हैं", लेकिन थोड़ी देर के लिए उन्हें एक साथ पकड़ने के लिए काफी धीमा है।

इसलिए, लंदन की सेनाएं दूरी d के व्युत्क्रमानुपाती हैं। वास्तव में, कारक d ^{7 के} बराबर है, इसलिए दो परमाणुओं या अणुओं के बीच की दूरी में थोड़ी भिन्नता लंदन के बिखरने को कमजोर या मजबूत करेगी।

यह आणविक द्रव्यमान के सीधे आनुपातिक है

बादलों के आकार को कैसे बढ़ाया जाए ताकि वे अधिक आसानी से ध्रुवीकरण करें? इलेक्ट्रॉनों को जोड़ना, और उसके लिए नाभिक में अधिक प्रोटॉन और न्यूट्रॉन होने चाहिए, इस प्रकार परमाणु द्रव्यमान में वृद्धि होती है; या, अणु की रीढ़ की हड्डी में परमाणुओं को जोड़ना, जो बदले में इसके आणविक द्रव्यमान को बढ़ाएगा

इस तरह, नाभिक या आणविक कंकाल हर समय इलेक्ट्रॉन बादल को समान रखने की संभावना कम होगी। इसलिए, ए, बी और सी में जितने बड़े हरे घेरे माने जाते हैं, वे उतने ही अधिक ध्रुवीकरण वाले होंगे और लंदन बलों के साथ उनकी बातचीत भी अधिक होगी।

यह प्रभाव बी और सी के बीच स्पष्ट रूप से मनाया जाता है, और इससे भी अधिक हो सकता है यदि सर्कल व्यास में बड़े थे। यह तर्क उनके आणविक द्रव्यमान के आधार पर कई यौगिकों के भौतिक गुणों की व्याख्या करने के लिए महत्वपूर्ण है।

लंदन की सेनाओं के उदाहरण

स्रोत: Pxhere

प्रकृति में

रोजमर्रा की जिंदगी में पहले स्थान पर सूक्ष्म दुनिया में उद्यम करने की आवश्यकता के बिना लंदन के फैलाव बलों के अनगिनत उदाहरण हैं।

सबसे आम और आश्चर्यजनक उदाहरणों में से एक है जो कि सरीसृपों के पैरों में पाए जाते हैं जिन्हें जेकॉस (शीर्ष छवि) और कई कीड़ों (स्पाइडरमैन में भी) के रूप में जाना जाता है।

उनके पैरों में उनके पैड होते हैं जिनसे हजारों छोटे फिलामेंट फैलते हैं। छवि में आप एक चट्टान के ढलान पर एक जियोको पोजिंग देख सकते हैं। इसे प्राप्त करने के लिए, यह चट्टान और उसके पैरों के तंतुओं के बीच अंतर-आणविक बलों का उपयोग करता है।

इनमें से प्रत्येक फिलामेंट सतह के साथ कमजोर रूप से संपर्क करता है, जिस पर छोटे सरीसृप चढ़ते हैं, लेकिन चूंकि उनमें से हजारों हैं, वे अपने पैरों के क्षेत्र के लिए आनुपातिक बल डालते हैं, पर्याप्त मजबूत ताकि वे संलग्न रहें और चढ़ाई कर सकें। गेकोस कांच की तरह चिकनी और सही सतह पर चढ़ने में भी सक्षम हैं।

alkanes

अल्केन्स संतृप्त हाइड्रोकार्बन हैं जो लंदन बलों द्वारा भी बातचीत करते हैं। उनकी आणविक संरचना में केवल कार्बन और हाइड्रोजन्स शामिल होते हैं जो एकल बॉन्ड में शामिल होते हैं। चूंकि सी और एच के बीच इलेक्ट्रोनगेटिविटीज में अंतर बहुत छोटा है, इसलिए वे एपोलर यौगिक हैं।

इस प्रकार, मीथेन, सीएच ₄, सभी का सबसे छोटा हाइड्रोकार्बन, -161.7ºC पर उबलता है। जैसे ही कंकाल में C और H को जोड़ा जाता है, उच्च आणविक द्रव्यमान वाले अन्य एल्केन्स प्राप्त होते हैं।

इस तरह, एथेन (-88.6ºC), ब्यूटेन (-0.5)C) और ओकटाइन (125.7iseC) उत्पन्न होते हैं। ध्यान दें कि कैसे उनके क्वथनांक बढ़ जाते हैं क्योंकि अल्केन्स भारी हो जाते हैं।

ऐसा इसलिए है क्योंकि उनके इलेक्ट्रॉनिक बादल अधिक ध्रुवीकरण कर रहे हैं और उनकी संरचनाओं में सतह का अधिक क्षेत्र है जो उनके अणुओं के बीच संपर्क को बढ़ाता है।

ऑक्टेन, हालांकि एक अपोलर कंपाउंड, में पानी की तुलना में अधिक उबलते बिंदु होते हैं।

हेलोजन और गैसें

लंदन के बल भी कई गैसीय पदार्थों में मौजूद हैं। उदाहरण के लिए, एन ₂, एच ₂, सीओ ₂, एफ ₂, क्ल ₂ और सभी महान गैसों के अणु, इन बलों के माध्यम से बातचीत करते हैं, क्योंकि वे सजातीय इलेक्ट्रोस्टैटिक वितरण पेश करते हैं, जो तात्कालिक डिपोल्स से गुजर सकते हैं और ध्रुवीकरण का नेतृत्व कर सकते हैं।

कुलीन गैसें हैं वह (हीलियम), Ne (नियॉन), Ar (आर्गन), Kr (क्रिप्टन), Xe (क्सीनन), और Rn (रेडॉन)। बाएं से दाएं तक बढ़ते हुए परमाणु द्रव्यमान के साथ उनके उबलते बिंदु बढ़ते हैं: -269, -246, -186, -152, -108, और -62.C।

हॉगेंस भी इन बलों के माध्यम से बातचीत करते हैं। फ्लोरीन क्लोरीन की तरह कमरे के तापमान पर एक गैस है। ब्रोमीन, एक उच्च परमाणु द्रव्यमान के साथ, एक लाल तरल के रूप में सामान्य परिस्थितियों में पाया जाता है, और आयोडीन, अंत में, एक बैंगनी ठोस बनाता है जो तेजी से घटता है क्योंकि यह अन्य हैलोजन की तुलना में भारी है।

संदर्भ

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