|
|
21 Temmuz 2020, 00:53
|
#1 |
  |
Zayıf Etkileşimler - Fiziksel Bağlar
Kalıcı ve İndüklenmiş Dipoller(Van der Waals Bağları)
HF ve IF gibi moleküllerde atomlar arasındaki elektronegatiflik farklı olduğu için bu atomlar arasında oluşan kimyasal bağ, polar kovalent bağdır. Polar kovalent bağlarda d+ ve d- kutupların oluşacağından bahsetmiştik. Elektronegatiflikleri farklı iki atom arasında oluşan polar kovalent bağlar sonucunda molekülde oluşan d+ ve d- kutuplara kalıcı dipol denir. HCl, HBr gibi elektronegatiflikleri farklı moleküller polar moleküllerdir. Aynı elementin atomlarını içeren iki atomlu moleküller ise polar olmayan moleküllerdir. Örneğin H2, O2 ve F2 polar değildir.Üç ya da daha çok atomdan oluşan moleküllerin polar olup olmadığını anlayabilmek için molekül geometrisinin de bilinmesi gerekir. CO2 molekülünde C atomunun elektronegatifliği 2,5; oksijen atomunun elektronegatifliği 3,5 olduğundan elektron yoğunluğu oksijen atomlarına doğru kaymıştır. Ancak molekül doğrusal olduğundan ve iki taraftaki çekim gücü de eşit olduğu için bu kuvvetler birbirini etkisiz hâle getirir. Bu nedenle, CO2 molekülünde kalıcı dipoller oluşamaz.BF3 molekülü düzlem üçgen şeklindedir. F atomunun elektronegatifliği 4,0; B atomunun elektronegatifliği 2 olduğu için elektron yoğunluğu F atomları tarafında daha fazla olur. Molekül geometrisi düzlem üçgen olduğundan elektron yoğunluğu simetrik dağılır. Bu nedenle BF3 molekülünde kalıcı dipoller oluşmaz, molekül apolardır. H2O molekülünde ise oksijen atomunun elektronegatifliği 3,5 hidrojen atomunun elektronegatifliği 2,1 olduğundan elektron yoğunluğuoksijen atomları tarafındadır. Buradaki elektriksel kuvvetler molekülgeometrisinden dolayı dengelenemez. Bu nedenle oksijen atomu tarafı d-, hidrojen atomu tarafı d+ yükle yüklenir. Bu nedenle molekülde kalıcı dipoller oluşur. H2, F2 ve Cl2 gibi aynı atomdan oluşan moleküllerde özellikle de He,Ne ve Ar gibi soy gazlarda elektron yoğunluğu eşit olarak dağılır. Bu nedenle de kalıcı dipollerin oluşmasını beklemeyiz. Dipol-DipolKuvvetleri Bu etkileşimde polar iki molekülün zıt kutupları birbirini çekerler. Ortamdaki moleküllerin polarlığının artması dipol-dipol etkileşimin kuvvetinin artmasına neden olur. İyon-dipol etkileşiminden daha kuvvetli bir etkileşimdir. Polar moleküllerden oluşan sıvıların birbiri içerisinde çözünmesi dipol-dipol etkileşim ile açıklanabilir. Etanol ve suyun her oranda karışabilmesi bu olaya örnektir. Geçici Dipoller Arasındaki Bağlar İndüklenme ile Elektriklenme Elektrik yüklü bir cisim çevresinde bir elektrik alanı oluşturur. Yüksüz cisimlerde bu alandan etkilenirler. Önecelikle yüksüz bir cismin, atom çekirdeklerinden ve elektronlarından oluştuğunu hatırlatalım. Ortamda (+) yüklü bir cisim var ise yüksüz cisimdeki elektronlar bu (+) kutup tarafından çekilir. Diğer bölgede ise elektron noksanlığı veya (+) yük oluşur. İşte bu sayede polar olmayan (apolar) bir molekülde indüklenme yolu ile (-) ve (+) yük kutuplaşması sağlanır ve molekül indüklenmiş dipol momente sahip olur. Dipol-İndüklenmiş Dipol Etkileşimi Bu etkileşime polar bir maddeni apolar bir maddede çözünmesi örnek olarak verilebilir. İyot (I2) menekşe rengine sahip bir maddedir. Fakat etanol içerisinde çözündüğü zaman kahverengi bir renk alır. Polar molekülün dipol momenti ile apolar molekülün polarlaşabilmesi bu etkileşimin derecesini belirler. Etkileşim uzaklığın altıncı kuvveti iler ters orantılıdır. Bu nedenle de bu etkileşim çok kısa mesafeler için geçerlidir. Bu nedenle polar olan bir madde apolar bir madde içerisinde çözünmez olarak bilinir. İndüklenmiş Dipol-İndüklenmiş Dipol Etkileşim İndüklenme ile elektriklenme konusunda elektrostatik bir etkileşimden bahsedildi. İndüklenmiş dipol-indüklenmiş dipol olayı tam olarak bu elektrostatik çekim kuvveti ile açıklanamaz. Elektronların haraket halinde olduğu düşünülürse bu hareketin bir anında (tamamen tesadüfen) moleküldeki elektron dağılımı düzgün olmayabilir. Elektronların, atomun yada molekülün bir bölgesine yığılabilme ihtimali vardır. Bu anlık kutuplaşma nedeni ile apolar olan bir molekülün polarlaşması söz konusu olur. Bir anlık dipol oluşur. Molekülün veya atomun anlık dipolü çevre molekülde veya atomda da anlık indüklenmiş dipol oluşturur. Bunun sonucunda moleküller arasında bir çekim kuvveti oluşur. Bu çekim kuvetine dağılma kuvveti ya da London kuvveti (van der Waals kuvvetleri) denir. Apolar bir çözücünün apolar bir çözücü içerisinde çözünmesi bu london kuvvetleri ile açıklanabilir. Bir molekülün bir dipol tarafından indüklenme kolaylığına kutuplanabilirlik denir. Kutuplanabilirlik elektron sayısı ile artar, elektron sayısı da molekül kütlesi ile artar. Kutuplanabiliğin artması ile London kuvvetleride artacağından kovalent bileşiklerin erime ve kaynama noktaları molekül kütlesi ile birlikte artacaktır. Dağılma kuvvetlerinin şiddeti molekül biçimine de bağlıdır. Zincir şeklinde bir moleküldeki elektronlar, küçük, sıkı ve simetrik yapıya sahip moleküldeki elektronlardan daha kolay haraket eder ve bu nedenle de zincir molekül daha rahat haraket eder. Bunun sonucunda da aynı tür ve sayıda atom içeren izomerlerin kaynama noktaları farklıdır. İyon-KalıcıDipolveİyon-İndüklenmişDipolEtkileşimleri İyon-Dipol Etkileşimi Bu etkileşim, bir iyonun polar bir molekül ile etkileşimini kapsar. Ortamdaki katyonlar molekülün negatif yüklü kutubu, anyonlar ise molekülün pozitif yüklü kutubu ile etkileşirler. Yemek tuzunun (NaCl) su içerisinde çözünmesi olayı bu etkileşime verilebilecek en güzel örnektir. NaCl kristali suya atıldığında polar su molekülleri karşıt yüklü uçları ile iyonlara yaklaşır ve onları kristal örgüsündan kopararak su içerisinde dağılmasına neden olur. Etkileşim enerjisi (E), iyon yükü (Q) ve molekülün dipol momenti (d) ile doğru orantılı iken, iyon merkezinin molükülün negatif ve pozitif yüklenen kutuplarının tam ortasına olan uzaklığın karsei ile ters orantılıdır. İyon- İndüklenmiş Dipol (Apolar) Etkileşimi Bu etkileşimin çok zayıf olması nedeni ile iyonik maddeler apolar çözülerde çok az çözünürler. Sodyum klorürün benzen içerisinde çözünürlüğü gravimetrik yöntemlerle tayin edilemiyecek kadar azdır. Apolar olan maddenin indüklenmiş dipol mometuma sahip olması yukarıdaki elektriklenme olayı ile açıklanabilir. İndüklenmiş dipol momentin büyüklüğü elektrik alanı kuvveti (E) ile doğru orantılıdır. HidrojenBağı Hidrojen bağı, bir molekülde oksijen, azot veya flor gibi elektronegatif bir atoma bağlı hidrojenin kısmi artı yükle yüklenmesi sonucu, başka veya aynı moleküldeki elektonegatif atom ile yaptığı kuvvetli bağdır. Van der waals kuvvetinden güçlü olmasına karşın, tipik hidrojen bağı iyonik bağ ve kovalent bağdan daha güçsüzdür. Proteinler ve nükleik asitler gibi makromoleküller içinde, aynı molekülün iki parçası arasında var olabilir. Hidrojen bağı ismi, bağın bir hidrojen atomunu kapsamasından gelir. Genelde bağ, hidrojenin flor, oksijen ve azot gibi elektronegatifliği yüksek atomlarla yapmış olduğu kuvvetli bir etkileşim türüdür.(Sadece F,O,N ile H atomu arasında oluşabilir) Eğer hidrojen bağı atomu iki atom arasında ortak kullanılıyor ise meydana gelen iki molekül arasındaki zayıf bir bağdır. Hidrojen bağları genellikle oksijen ve azot gibi negatif elektrik yüklü atomlarla diğer bir negatif yüklü atomlara kovalent olarak bağlanmış hidrojen atomları arasında oluşan bağlardır. Dipol dipol etkileşmesinin kimyadaki en bariz örneğini teşkil eder. Hidrojen Bağı Van der Waals bağından güçlüdür , molekülleri arasında daha güçlü etkileşim olan maddenin kaynama noktası daha yüksektir.Bu yüzden hidrojen bağı içeren maddelerin erime – kaynama noktaları Van der Waals bağı içeren maddelere göre daha yüksektir.İki farklı molekül birbirleriyle hidrojen bağı oluşturabilir HidrojenBağınınMaddeninFizikselÖzelliklerineEtkisi Erime ve Kaynama Noktaları Erime ve kaynama noktaları molekül içi bağlara değil, tanecikler arası etkileşim kuvvetlerine bağlıdır. Tanecikler arasındaki etkileşim ne kadar büyükse molekülün erime ve ya kaynama noktası o kadar yüksek olur. Polar moleküllü bileşiklerin kaynama noktaları apolar moleküllü bileşiklerin kaynama noktalarında büyüktür. Çünkü dipol-dipol etkileşmesi sıvı moleküllerinin birbirinden ayrılarak bağımsız gaz molekülleri haline gelmesini zorlaştırır. Ayrıca apolar bir moleküldeki çekim kuvvetinin kalıcı değilde anlık olduğunu bir kez daha hatırlıyalım. Soygazlarda tanecikler arasındaki kuvvetler van der Waals kuvvetleridir. Maddenin sıcaklığı yükseldiğinde moleküllerin kinetik enerjiside artar. Kinetik enerji moleküller arası kuvveti yenecek düzeye geldiğinde sıvı kaynar. Sonuç olarak kaynama sıcaklığından moleküller arasındaki etkileşimin enerjisini tahmin etmek mümkündür. Tanecikler arasındaki çekme kuvvetinin en büyük olduğu hallerden biri iyonik katılardır. Elektrostatik çekme kuvveti, iyonların yüküne ve iyonlar arası uzaklığa bağlıdır. NaF ve MgO sodyum klorür yapısında katılardır. İyonlar arası uzaklık sırası ile 251 pm ve 212 pm dir. Bu değerlerden analaşılabileceği gibi iyonlar arasında uzaklık fazla değildir. Ancak MgO’in iyon yüklerinin NaF’e göre iki kat fazla olması erime ve kaynama noktaları arasındaki farkın çok büyük olmasına neden olur. Alıntı
________________
 ~ E & B ~ |
|
|
| Konuyu Toplam 1 Üye okuyor. (0 Kayıtlı üye ve 1 Misafir) | |
|
|
Normal
