Chapter 11: Liquids, Solids, and Intermolecular Forces

Back to chapter

11.2:

Moleküller Arası ve Molekül İçi Kuvvetler

JoVE Core
Química

É necessária uma assinatura da JoVE para visualizar este conteúdo. Faça login ou comece sua avaliação gratuita.

JoVE Core Química

Intermolecular vs Intramolecular Forces

Vídeo Anterior
11.1: Molecular Comparison of Gases, Liquids, and Solids

Próximo Vídeo
11.3: Intermolecular Forces

Idiomas

COMPARTILHAR

English العربية 中文 Nederlands français Deutsch עברית italiano 日本語 한국어 português русский español Türkçe

Atomlar veya iyonlar elektrostatik olarak etkileştiğinde kimyasal maddeler oluşur. Örneğin, bir oksijen atomu ve iki hidrojen atomu bir su molekülü oluşturmak üzere kovalent olarak bağlanır. Atomları bir molekül içinde bir arada tutan bu tür bağlanma kuvvetlerine molekül içi kuvvetler denir.Molekül içi kuvvetler, kararlılık ve kimyasal bağ türleri gibi kimyasal özellikleri belirler. Üç temel tür iyonik, kovalent ve metalik bağlardır. Bir iyonik bağ, değerlik elektronlarının bir metalden bir ametal atoma aktarılmasıyla oluşur ve bu zıt yüklü iyonlar arasında elektrostatik bir çekim ile sonuçlanır.Ametal atomlar valans elektronlarını paylaştıklarında kovalent bir bağ oluşur. Son olarak, metalik bağlanma, pozitif metal iyonları dizisi ile ortak bir delokalize valans elektronları havuzu arasındaki etkileşimden kaynaklanır. Bununla birlikte, elektrostatik etkileşimler yalnızca bir molekül içinde değil, aynı zamanda moleküller arasında da mevcuttur.Örneğin suda katı, sıvı veya gaz-moleküller, maddenin durumunu belirleyen elektrostatik, bağlayıcı olmayan etkileşimler yoluyla etkileşir. Bu etkileşimlere moleküller arası kuvvetler denir ve erime ve kaynama noktaları gibi çeşitli fiziksel özellikleri etkiler. Moleküller arası kuvvetler çeşitli tiplere ayrılabilir.İyonlar ve polar moleküller arasında güçlü iyon dipol kuvvetleri oluşur;Polar moleküller arasında dipol dipol kuvvetleri mevcuttur, hidrojen bağı özel bir dipol dipol kuvvet türüdür;ve son olarak, en zayıf olan dağılım kuvvetleri-polar ve apolar tüm moleküllerde bulunur ve geçici dipollerin bir sonucudur. Moleküller arası kuvvetler zayıftır çünkü küçük veya kısmi yükler, kısa mesafelerdeki büyük elektrostatik etkileşimler nedeniyle güçlü olan molekül içi kuvvetlerle karşılaştırıldığında, büyük mesafelerde etkileşime girerler. Örneğin sıvı suda moleküller, nispeten daha zayıf moleküller arası kuvvetlerin özelliği olarak yaklaşık 300 pikometre ortalama bir mesafe ile ayrılır.Sonuç olarak, bu moleküller arası kuvvetleri yıkmak ve sıvı faz su moleküllerini buhar fazına geçirmek için suyu 100 santigrat dereceye kadar ısıtmak yeterlidir. Bunun aksine, sudaki O-H bağının uzunluğu, daha güçlü intramoleküler bağların özelliği olan 96 pikometredir. bu molekül içi bağı kırmak için suyu kaynama noktasından çok daha yüksek olan 1000 santigrat dereceye kadar ısıtmak gerekir.

11.2:

Moleküller Arası ve Molekül İçi Kuvvetler

Moleküller arası kuvvetler (IMF), moleküller arasındaki yük-yük etkileşimlerinden kaynaklanan elektrostatik çekimlerdir. Moleküller arası kuvvetin gücü, moleküller arasındaki ayrılma mesafesinden etkilenir. Kuvvetler, moleküllerin birbirine yakın olduğu katılar ve sıvılardaki etkileşimleri önemli ölçüde etkiler. Gazlarda, IMF’ler yalnızca yüksek basınç koşullarında (gaz moleküllerinin yakınlığı nedeniyle) önemli hale gelir. Moleküller arası kuvvetler, erime noktaları, kaynama noktaları, yoğunlukları ve füzyon ve buharlaşma entalpileri gibi maddelerin fiziksel özelliklerini belirler. Bir sıvı ısıtıldığında, molekülleri tarafından kazanılan termal enerji, onları yerinde tutan IMF’lerin üstesinden gelir ve sıvı kaynar (gaz haline dönüşür). Kaynama noktaları ve erime noktaları, moleküller arası kuvvetlerin türüne ve gücüne bağlıdır. Örneğin, su gibi yüksek derecede kaynayan bir sıvı (H₂0, k.n. 100 °C), heksan (C₆H₁₄, k.n. 68,73 °C) gibi düşük kaynamalı bir sıvıya kıyasla daha güçlü moleküller arası kuvvetler sergiler.

Moleküller arası kuvvetler moleküller arasında varken, molekül içi kuvvetler moleküller içinde bulunur ve belirli bir moleküldeki atomları bir arada tutar. Molekül içi kuvvetler bir molekülü sağlam tutar; Bir maddenin durumundaki bir değişiklik, molekül içi etkileşimleri etkilemez. Örneğin, buzun erimesi katı H₂O molekülleri arasındaki moleküller arası kuvvetleri kısmen bozsa da, onları yeniden düzenleyip buzu sıvı suya dönüştürse de, tek tek H₂O moleküllerini parçalamaz.

Molekül içi kuvvetler, doğası gereği iyonik, kovalent veya metalik olabilir.

Atomlar, özellikle kararlı elektron konfigürasyonlarına sahip iyonlar (anyonlar ve katyonlar) oluşturmak için elektronlar (metaller) kazanır (ametaller) veya kaybederler. İyonlardan oluşan bileşikler iyonik bileşikler (veya tuzlar) olarak adlandırılır ve bunların kurucu iyonları iyonik bağlarla bir arada tutulur: zıt yüklü katyonlar ve anyonlar arasındaki elektrostatik çekim kuvvetleri. Örneğin, magnezyum klorür (MgCl₂, güçlü iyonik bağlarla bir arada tutulan magnezyum katyonları ve klorür anyonlarından oluşan iyonik bir bileşiktir.

Elektronlar atomlar arasında paylaşıldığında kovalent bir bağ (polar olmayan veya polar) oluşur ve bir molekül oluşur. Polar olmayan kovalent bağlar, hidrojen (H₂) gibi atomlar elektronları eşit olarak paylaştığında ortaya çıkar. Polar kovalent bağlar, elektronların eşit olmayan paylaşımı nedeniyle oluşur; bir atom elektronlara diğerinden daha güçlü bir çekim gücü uygular. Bir örnek, hidrojen klorür, HCl’dir.

Bakır, alüminyum ve demir kristalleri gibi metalik katılar, metal atomlarından oluşur. Böyle bir metalik katının içindeki atomlar, birçok kullanışlı ve çeşitli hacim özelliklerine yol açan, metalik bağ olarak bilinen benzersiz bir kuvvet tarafından bir arada tutulur.

Moleküller arası kuvvetler, molekül içi kuvvetlere kıyasla çok daha zayıftır. Örneğin, bir mol sıvı HCl’de IMF’lerin üstesinden gelmek ve onu gazlı HCl’ye dönüştürmek için sadece yaklaşık 17 kilojul gerekir. Bununla birlikte, bir mol HCl’deki hidrojen ve klor atomları arasındaki kovalent bağları kırmak için yaklaşık 25 kat daha fazla enerji gerekir, yani 430 kilojul.

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır Openstax, Chemistry 2e, Chapter 10: Liquids and Solids.