Ποια είναι η κύρια αλληλεπίδραση μεταξύ του μορίου του CH4;
1. Δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου: Αυτά είναι ο ασθενέστερος τύπος και εμφανίζονται μεταξύ όλων των μορίων, συμπεριλαμβανομένων των μη πολικών όπως το μεθάνιο. Προκύπτουν από προσωρινές διακυμάνσεις στην κατανομή ηλεκτρονίων, δημιουργώντας προσωρινά διπόλια που προκαλούν προσωρινά δίπολα σε γειτονικά μόρια.
2. Αν και το ίδιο το μεθάνιο δεν έχει μόνιμη διπολική στιγμή, μπορεί να πολωθεί προσωρινά από την παρουσία ενός άλλου μορίου με μόνιμο δίπολο. Αυτό επαγόμενο δίπολο αλληλεπιδρά με το μόνιμο δίπολο, οδηγώντας σε αδύναμη έλξη.
Βασικά σημεία σχετικά με τις δυνάμεις van der Waals στο μεθάνιο:
* αδύναμος: Αυτές οι δυνάμεις είναι πολύ πιο αδύναμες από τη δέσμευση ιοντικού ή υδρογόνου.
* σύντομη εμβέλεια: Ενεργούν μόνο σε πολύ μικρές αποστάσεις.
* εξαρτώμενη από τη θερμοκρασία: Η αντοχή των δυνάμεων van der Waals αυξάνεται με την αύξηση του μοριακού μεγέθους και τη μείωση της θερμοκρασίας.
Γιατί δεν υπάρχουν άλλες σημαντικές αλληλεπιδράσεις;
* Χωρίς σύνδεση υδρογόνου: Το μεθάνιο στερείται του απαραίτητου ατόμου υδρογόνου που συνδέεται με ένα εξαιρετικά ηλεκτροαρνητικό άτομο (όπως το οξυγόνο ή το άζωτο) που απαιτείται για τη δέσμευση υδρογόνου.
* Δεν υπάρχουν διπολικές δυνάμεις: Το μεθάνιο είναι ένα συμμετρικό μόριο με τετραεδρική γεωμετρία. Οι τέσσερις δεσμοί C-H είναι διατεταγμένοι συμμετρικά γύρω από το άτομο άνθρακα, με αποτέλεσμα μια καθαρή μηδενική διπολική στιγμή.
Συνέπειες των αδύναμων διαμοριακών δυνάμεων:
* Σημεία χαμηλής τήξης και βρασμού: Το μεθάνιο είναι ένα αέριο σε θερμοκρασία δωματίου λόγω των ασθενών διαμοριακών δυνάμεων που συγκρατούν τα μόρια του μαζί.
* Χαμηλή διαλυτότητα στο νερό: Το μεθάνιο δεν είναι πολύ διαλυτό στο νερό επειδή τα μόρια του νερού συγκρατούνται από ισχυρούς δεσμούς υδρογόνου και οι αδύναμες δυνάμεις van der Waals στο μεθάνιο δεν είναι αρκετά ισχυροί για να ξεπεράσουν αυτές τις αλληλεπιδράσεις.
Συνοπτικά: Οι κύριες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των μορίων μεθανίου είναι αδύναμες δυνάμεις van der Waals, κυρίως δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου. Αυτές οι αδύναμες αλληλεπιδράσεις είναι υπεύθυνες για τα χαμηλά σημεία τήξης και βρασμού του μεθανίου και τη χαμηλή διαλυτότητα του στο νερό.
