Kuten muissa vastauksissa mainittiin, dispersiovoima on vastuussa siitä, että jalokaasut muodostavat nesteitä. Seuraavaksi hahmotellaan kiehumispisteiden laskeminen sen jälkeen, kun on esitetty joitakin yleisiä huomioita dispersiovoimasta.
Dispersiovoima (jota kutsutaan myös nimellä Lontoon voima, varaus-fluktuaatio, indusoitunut-dipoli-indusoitunut-dipolivoima) on universaali, kuten painovoima, sillä se vaikuttaa kaikkien atomien ja molekyylien välillä. Dipolivoimat voivat olla pitkän kantaman voimia, >10 nm:n etäisyydeltä noin 0,2 nm:n etäisyydelle olosuhteista riippuen, ja ne voivat olla vetovoimaisia tai hylkiviä.
Vaikka dispersiovoima on alkuperältään kvanttimekaaninen, se voidaan ymmärtää seuraavasti: ei-polaarisella atomilla, kuten argonilla, aikakeskiarvoinen dipolivoima on nolla, mutta silti jokaisella hetkellä on äärellinen dipolivoima, joka syntyy elektronien hetkellisistä sijainneista suhteutettuna ytimeen. Tämä hetkellinen dipoli synnyttää sähkökentän, joka voi polarisoida toisen lähes atomin ja siten indusoida siihen dipolin. Näin syntyvä vuorovaikutus näiden kahden dipolin välillä synnyttää kahden atomin välille hetkellisen vetovoiman, jonka aikakeskiarvo ei ole nolla.
London johti dispersioenergian vuonna 1930 kvanttimekaanisen häiriöteorian avulla. Tulos on
$$U(r)=-\frac{3}{2}\frac{\alpha_0^2I}{(4\pi\epsilon _0)^2r^6}=-\frac{C_{\mathrm{disp}}}{r^6}$$$
Kuten kaavasta nähdään, energia riippuu polarisaatiokyvyn neliön tulosta, i.eli molekyylin tai atomin tilavuudesta ja sen ionisaatioenergiasta, sekä molekyylien/atomien erotuksen kuudennen potenssin käänteisarvosta. Jalokaasuja sisältävässä nesteessä tämän erotuksen voidaan katsoa olevan atomisäde $r_0$. Riippuvuus on siis paljon monimutkaisempi kuin pelkkä koko, ks. alla oleva arvotaulukko. Ionisaatioenergian pieneneminen ja atomisäteen kasvaminen kompensoivat jonkin verran polarisoituvuuden lisääntymistä atomiluvun kasvaessa.
Jos kokeelliset arvot laitetaan Lontoon yhtälöön, voidaan laskea vetovoimaisenergia. Lisäksi kiehumispiste voidaan arvioida rinnastamalla Lontoon energia keskimääräiseen lämpöenergiaan seuraavasti: $U(r_0)=3k_\mathrm{B}T/2$ missä $k_\mathrm B$ on Boltzmannin vakio ja $T$ lämpötila. Asiaankuuluvat parametrit on esitetty alla olevassa taulukossa, ja suluissa olevat arvot ovat kokeellisia arvoja:
Sovitus dataan on erittäin hyvä, mikä saattaa olla sattumaa, mutta kyse on pallomaisista atomeista, joilla on vain dispersiovoimia, ja on odotettavissa hyvä korrelaatio kokeeseen. Lyhyen kantaman repulsiiviset voimat on kuitenkin jätetty huomiotta, samoin kuin korkeamman asteen vetovoimat. Siitä huolimatta se osoittaa, että dispersiovoimat voivat selittää kiehumissuuntauksen varsin onnistuneesti.
- Israelachvili, J. N. Intermolecular and Surface Forces, 3rd ed.; Academic Press: Burlington, MA, 2011; s. 110.