ÇIFT KUTUPLU ÇIFT KUTUPLU KUVVETLER NELERDIR? - KIMYA - 2024

Dipol dipol kuvvetler veya Keesom kuvvetler bu moleküller arası etkileşimlerin, kalıcı dipol momentleri olan moleküllerde mevcut bulunmaktadır. Van der Waals kuvvetlerinden biridir ve en güçlü olmaktan uzak olmasına rağmen, birçok bileşiğin fiziksel özelliklerini açıklayan anahtar bir faktördür.

"Çift kutup" terimi açıkça iki kutbu ifade eder: bir negatif ve bir pozitif. Bu nedenle, yüksek ve düşük elektron yoğunluklu bölgeleri tanımladıklarında, çift kutuplu moleküllerden söz ediyoruz, bu yalnızca elektronların belirli atomlara doğru "göç etmeleri" durumunda mümkündür: en elektronegatif.

Üstteki resim, kalıcı dipol momentli iki AB molekülü arasındaki dipol-dipol etkileşimlerini göstermektedir. Aynı şekilde, etkileşimlerin verimli olması için moleküllerin nasıl yönlendirildiği de gözlemlenebilir. Böylece, pozitif bölge δ + negatif bölge δ- çeker.

Yukarıdakilere göre, bu tür bir etkileşimin yönlü olduğu belirtilebilir (iyonik yük-yük etkileşimlerinin aksine). Çevrelerindeki moleküller, zayıf olmalarına rağmen, tüm bu etkileşimlerin toplamı bileşiğe büyük moleküller arası kararlılık verecek şekilde kutuplarını yönlendirirler.

Bu, dipol-dipol etkileşimleri oluşturabilen bileşiklerin (organik veya inorganik) yüksek kaynama veya erime noktaları sergilemesiyle sonuçlanır.

Dipol moment

Bir molekülün dipol momenti µ bir vektör miktarıdır. Başka bir deyişle: polarite gradyanının olduğu yönlere bağlıdır. Bu gradyan nasıl ve neden ortaya çıkıyor? Cevap, elementlerin atomlarının bağlarında ve içsel doğasında yatmaktadır.

Örneğin, üstteki resimde A, B'den daha elektronegatiftir, bu nedenle AB bağında en yüksek elektron yoğunluğu A'nın çevresinde bulunur.

Öte yandan, B elektron bulutundan “vazgeçer” ve bu nedenle elektron açısından fakir bir bölge ile çevrilidir. A ve B arasındaki elektronegatifliklerdeki bu fark, polarite gradyanını oluşturur.

Bir bölge elektron bakımından zengin (δ-), diğeri elektron bakımından zayıf (δ +) olduğundan, aralarındaki mesafelere bağlı olarak, her bileşik için belirlenen farklı µ büyüklüklerinden kaynaklanan iki kutup ortaya çıkar. .

Simetri

Belirli bir bileşiğin bir molekülünün µ = 0 olması durumunda, bunun apolar bir molekül olduğu söylenir (polarite gradyanlarına sahip olsa bile).

Simetrinin - ve dolayısıyla moleküler geometrinin - bu parametrede nasıl önemli bir rol oynadığını anlamak için AB bağını yeniden düşünmek gerekir.

Elektronegatifliklerindeki farklılık nedeniyle, elektron bakımından zengin ve fakir tanımlanmış bölgeler vardır.

Ya bağlantılar AA veya BB ise? Bu moleküllerde dipol momenti olmazdı, çünkü her iki atom da aynı şekilde bağın elektronlarını çeker (yüzde yüz kovalent bağ).

Görüntüde görülebileceği gibi, ne AA ne de BB molekülü artık elektron bakımından zengin veya fakir (kırmızı ve mavi) bölgeler göstermiyor. Burada A ₂ ve B _{2'yi bir arada} tutmaktan başka bir güç türü sorumludur : Londra kuvvetleri veya dağılım kuvvetleri olarak da bilinen indüklenmiş dipol-dipol etkileşimleri.

Aksine, moleküller AOA veya BOB tipinde olsaydı, kutupları arasında itmeler olurdu çünkü eşit yüklere sahiptirler:

İki BOB molekülünün δ + bölgeleri verimli dipol-dipol etkileşimine izin vermez; aynısı iki AOA molekülünün δ- bölgeleri için de olur. Benzer şekilde, her iki molekül çifti de µ = 0'a sahiptir. Polarite gradyanı OA, AO bağınınki ile vektörel olarak iptal edilir.

Sonuç olarak, dipollerin etkili oryantasyonunun olmaması nedeniyle AOA ve BOB çiftinde dağılım kuvvetleri de devreye girer.

Doğrusal olmayan moleküllerde asimetri

En basit durum, CF ₄ molekülü (veya CX ₄ tipi ) durumudur . Burada, C dört yüzlü bir moleküler geometriye sahiptir ve köşelerde, özellikle de F'nin elektronegatif atomlarında elektron açısından zengin bölgeler bulunur.

Polarite gradyanı CF, tetrahedronun herhangi bir yönünü iptal ederek bunların vektör toplamının 0'a eşit olmasına neden olur.

Bu nedenle, tetrahedronun merkezi çok pozitif (δ +) ve köşeleri çok negatif (δ-) olmasına rağmen, bu molekül diğer moleküllerle dipol-dipol etkileşimleri oluşturamaz.

Dipollerin yönelimleri

Doğrusal AB molekülleri söz konusu olduğunda, en verimli dipol-dipol etkileşimlerini oluşturacak şekilde yönlendirilirler (yukarıdaki resimde gösterildiği gibi). Yukarıdakiler aynı şekilde diğer moleküler geometriler için de geçerlidir; örneğin, NO ₂ molekülleri durumunda açısal olanlar .

Bu nedenle, bu etkileşimler AB bileşiğinin oda sıcaklığında gaz mı, sıvı mı yoksa katı mı olduğunu belirler.

A ₂ ve B ₂ bileşikleri (mor elipslerden olanlar) söz konusu olduğunda, bunların gaz halinde olmaları çok muhtemeldir. Bununla birlikte, atomları çok hantalsa ve kolayca polarize edilebilirse (bu, Londra kuvvetlerini artırır), o zaman her iki bileşik de katı veya sıvı olabilir.

Dipol-dipol etkileşimleri ne kadar güçlüyse, moleküller arasındaki kohezyon o kadar büyüktür; benzer şekilde, bileşiğin erime ve kaynama noktaları da o kadar yüksek olur. Bunun nedeni, bu etkileşimleri "kırmak" için daha yüksek sıcaklıklara ihtiyaç duyulmasıdır.

Öte yandan, sıcaklıktaki bir artış, moleküllerin daha sık titreşmesine, dönmesine ve hareket etmesine neden olur. Bu "moleküler çalkalama", dipollerin yönelimlerini bozar ve dolayısıyla bileşiğin moleküller arası kuvvetleri zayıflatılır.

Hidrojen bağı etkileşimleri

Üstteki resimde hidrojen bağları ile etkileşen beş su molekülü gösterilmektedir. Bu, özel bir dipol-dipol etkileşimi türüdür. Elektron açısından fakir bölge H tarafından işgal edilmiştir; ve elektron açısından zengin bölge (δ-), yüksek oranda elektronegatif atomlar N, O ve F tarafından işgal edilmiştir.

Yani H'ye bağlı N, O ve F atomlarına sahip moleküller hidrojen bağları oluşturabilir.

Bu nedenle, hidrojen bağları OHO, NHN ve FHF, OHN, NHO vb. Bu moleküller, onları bu köprülerden "yararlanmaya" doğru bir şekilde yönlendiren kalıcı ve çok yoğun dipol momentlerine sahiptir.

Herhangi bir kovalent veya iyonik bağdan enerjisel olarak daha zayıftırlar. Her ne kadar, bir bileşiğin (katı, sıvı veya gaz halindeki) fazındaki tüm hidrojen bağlarının toplamı, onu benzersiz olarak tanımlayan özellikler sergilemesini sağlar.

Örneğin, yüksek kaynama noktasından hidrojen bağları sorumlu olan ve buz halinde sıvı sudan daha az yoğun olan su için böyle bir durum söz konusudur; buzdağlarının denizlerde yüzmesinin nedeni.

Referanslar

1. Dipol-Dipol Kuvvetleri. 30 Mayıs 2018'de chem.purdue.edu'dan alındı
2. Sınırsız Öğrenme. Dipol-Dipol Kuvveti. 30 Mayıs 2018'de, kurslar.lumenlearning.com adresinden alındı
3. Jennifer Roushar. (2016). Dipol-Dipol Kuvvetleri. 30 Mayıs 2018'de, sophia.org adresinden alındı.
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (3 Mayıs 2018). Hidrojen Bağlama Örnekleri Nelerdir? 30 Mayıs 2018'de, düşünceco.com adresinden alındı.
5. Mathews, CK, Van Holde, KE ve Ahern, KG (2002) Biochemistry. Üçüncü baskı. Addison Wesley Longman, Inc., S 33.
6. Whitten, Davis, Peck ve Stanley. Kimya. (8. baskı). CENGAGE Learning, s 450-452.
7. Kullanıcı Qwerter. (16 Nisan 2011). Tuvalette 3 boyutlu model hidrojen bağları. . 30 Mayıs 2018'de commons.wikimedia.org adresinden alındı