Tel:

Fax:

Email:

www.hayatiboskut.com.tr

Celal Bayar Üniversitesi


Tübitak

Y.Ö.K


ÖSYM

Resmi Gazete


İletisim


Ana Sayfa

Hakkımızda

Tüm Programlar

Makaleler

Kİmya ana bİlİm dalI Bİlgİsayar , tasarIm ve yazIlIm teknolojİsİ Web sİtemİze hoşgeldİnİz
Ana Sayfa HakkImIzda Tüm Konular Makale İletİşİm
www.hayatiboskut.com.tr
Kimya Ana Bilim Dalı

7.4.3.3 İndüklenmiş Dipol Kuvvetleri

             Moleküller arası kuvvetlerin bazı türleri etki ile elektriklenmeye dayanır. Yüklü bir atom çevresinde elektrik alanı oluşturur. Yüksüz atom ve moleküller de bu alandan etkilenirler. Örneğin pozitif yüklü bir iyonun yakınında yüksüz bir molekül varsa moleküldeki atomlarda bulunan elektronlar (+) yük tarafından çekileceğinden (+) yüke yakın bölgesinde elektron yoğunluğu artar. Elektronlar molekülün (+) yüke uzak olan bölgesinden geldiğinden uzak olan bölgede de elektron noksanlığına bağlı olarak kısmi (+) yük oluşur. Böylece, başlangıçta apolar olan bir molekülde kısa süre için de olsa, (+) ve (-) kısmi yükler oluşur. Bir iyon ile apolar bir molekül ele alınarak açıklanan bu etkileşim, iki molekül ve hatta aynı iki atom arasında da meydana gelebilir. Bu şekilde etki ile polarlaşan yapılara indüklenmiş dipol adı verilir. İndüklenme ile dipol karekter kazanma, moleküllerin yanı sıra atom ve iyonlarda da görülür.

İndüklenmiş dipol momentinin büyüklüğü


eşitliğine göre elektrik alanı kuvveti E ile doğru orantılıdır. Bağıntıdaki  orantı katsayısına polarlaşabilme sabiti denir.

        Tahmin edilebileceği gibi elektronları çekirdekler tarafından kuvvetle çekilen moleküllerde elektron göçü güç olacağından, bu moleküllerin polarlaşabilmeleri güçtür ve  sabiti küçüktür. Elektronların çekirdekler tarafından kuvvetle tutulması halinde atomun elektronegatifliği de yükselecektir. Bu sebeple elektronegatifliği yüksek flor atomlarının oluşturduğu F2 molekülünün polarlaşabilme eğilimi azdır. Elektronların rölatif zayıf kuvvetle tutulduğu büyük atomlarda, örneğin; I2  molekülünde polarlaşabilme daha kolay olur.

Kimyasal yapı birimleri arasındaki bu etkileşimleri,

olarak üçe ayırmak mümkündür.


Yüklü bir atom çevresinde elektrik alanı oluşturulduğunda yüksüz atom ve moleküller de bu alandan etkilenirler.


7.4.3.3.1 İyon-İndüklenmiş Dipol Kuvvetleri ve Dipol - İndüklenmiş Dipol Kuvvetleri

         İyonların apolar moleküllere etkisi, büyük cisimlerde indüklenme ile oluşan elektrik alanın etkisine benzer. Molekülerde de elektronlar bir dış elektrik alanın etkisinde bir bölgeden başka bir bölgeye göç eder ve dipol oluşur. İyonik bileşiklerin organik bileşiklerle etkileşiminde bu kuvvetler ortaya çıkar.

         İndüklenmiş dipoller bir dış etki nedeniyle oluştuklarından daima çekme yönünde etki yaparlar. İndüklenmiş dipolün başka bir yüklü molekülü itmesi düşünülemez. İyonlar ile apolar moleküller arasındaki çekme kuvvetinden oluşan potansiyel enerji;


Bağıntısı  ile gösterilebilir.

         Dipol-dipol etkileşimi için hesaplanan enerji ile karşılaştırıldığında, bu etkileşimin daha zayıf olduğu görülmektedir. Ayrıca uzaklığın dördüncü kuvveti ile ters orantılı olması nedeniyle, uzaklık arttıkça etkileşim enerjisi daha büyük bir hızla küçülmektedir.


Dipol- İndüklenmiş Dipol Kuvvetleri

         Bu etkileşimler genellikle polar ve apolar maddelerin karışmasında söz konusu olmaktadır. Örneğin; apolar I2 moleküllerinin polar bir solvent olan etanol içinde çözünmesi bir dipol-indüklenmiş dipol etkileşimi sayesinde gerçekleşir. Bu tür etkileşimde indüklenmeyi yapan polar moleküldür. Polar molekülün dipol momenti ile apolar molekülün polarlaşabilmesi, bu etkileşimin derecesini belirler. Etkileşim, uzaklığın altıncı kuvveti ile ters orantılıdır. Bu nedenle dipol-indüklenmiş dipol etkileşimi ancak çok kısa uzaklıklar için geçerlidir.


Hesaplama yapıldığında r6 ile ters orantılı olan Dipol-indüklenmiş dipol etkileşimi iyon-indüklenmiş dipol etkileşiminden yaklaşık yüz kat daha zayıf olduğu görülür.

Bir iyonun apolar molekül üzerindeki etkis

Bir polar molekülün apolar molekül üzerindeki etkisi.


7.4.3.3.2 İndüklenmiş Dipol-İndüklenmiş Dipol Kuvvetleri

                 Bu etkileşim apolar moleküller arasında gerçekleşir. Bu tür moleküller arasında da çekim kuvvetlerinin bulunduğu asal gazlar, hidrojen, azot veya metan gibi apolar maddelerin sıvı hale geçebilmesinden kesinlikle anlaşılmaktadır. İyonlar veya polar moleküller arasındaki çekme kuvvetleri elektrostatik etkileşim ile kolaylıkla açıklanabildiği halde, apolar moleküller arasındaki çekme kuvvetlerinin açıklanması için daha başka teorik yaklaşımlara ihtiyaç vardır.

                Bu kuvvetler ilk defa Fritz London tarafından kuantum mekaniği prensipleri ışığında izah edilmiştir. İndüklenmiş dipol-indüklenmiş dipol kuvvetlerine bu nedenle London Kuvvetleri de denir. London kuvvetleri elektron göçünden ileri geldiğinden moleküllerin polarlaşabilmesine bağlıdır. Polarlaşabilmesi yüksek olan moleküllerde elektron göçü daha kolay, dolayısıyla London kuvveti büyük olacaktır. Ayrıca anlık dipolün büyüklüğü de London kuvvetini etkiler. Aynı tür moleküller için indüklenmiş dipol - indüklenmiş dipol etkileşim enerjisi,


bağıntısı ile gösterilebilir.


London kuvvetlerinin büyüklüğü uzaklığın altıncı kuvveti ile ters orantılı olduğundan, ancak çok kısa uzaklıklarda geçerlidir, ancak maddelerin fiziksel özelliklerini   belirleyici olurlar.

7.4.4 Hidrojen Köprüleri

          Hidrojen köprüleri (veya hidrojen bağı) bir tür dipol-dipol etkileşimi olarak değerlendirilebilir. Buna göre; hidrojen köprüsü, hidrojen atomunun elektronegatifliği yüksek bir atoma kovalens bağ ile bağlandıktan sonra başka bir atom ile elektrostatik etkileşime girmesiyle oluşmaktadır.


         Hidrojen atomu, flor, oksijen ve azot gibi elektronegatif bir atoma bağlandığında polarlaşma nedeniyle kısmi bir pozitif yük kazanır. Diğer atomun ortaklanmamış elektron çiftleri kısmi (+) yüklü hidrojen ile etkileşime girerek hidrojen bağını oluşturur. Hidrojen köprülerinin enerjisi, bağ ile ilgili atomlara veya moleküllere göre değişir, ancak ortalama bir değer olarak 30 kJ mol-1 kabul edilebilir. Buna göre; hidrojen köprüleri kovalens bağlardan yaklaşık on kattan daha fazla zayıftır.

         Hidrojen köprülerinin en etkin olduğu atomlar, elektronegatifliği yüksek olan flor, oksijen ve azottur. Ancak bazı hallerde metil grubu protonları da elektronegatif atomlar ile hidrojen bağı oluşturur. Ancak bu bağlar çok zayıftır. Elektronegativite dışında molekül büyüklüğü, atom başına kovalens bağlı hidrojen sayısı gibi yan parametreler de hidrojen köprülerinin kuvvetini etkiler.

Hidrojen köprüleri.

7.5 Fiziksel Etkileşim Kuvvetlerinin Madde Özelliklerine Etkisi

           Moleküllerarası fiziksel etkileşim kuvvetleri maddelerin fiziksel özelliklerini belirleyen en önemli büyüklüklerdir. Maddenin fiziksel halini belirleyen başlıca parametre olan fiziksel etkileşimler özellikle erime, kaynama noktaları, buharlaşma ısısının değeri ve çözünürlük üzerinde kendini gösterir.

          Erime ve kaynama noktaları molekül içi kimyasal bağlara değil, atom ve moleküller arasındaki kuvvetlere bağlıdır. Örneğin asal gazlarda atomlararası kuvvetler London kuvvetidir. Maddenin temperatürü yükseltildiğinde moleküllerin kinetik enerjisi artar. Kinetik enerji moleküllerarası kuvveti yenecek seviyeye geldiğinde sıvı kaynar. O halde kaynama noktalarının büyüklüğünden moleküllerarası etkileşim enerjisini tahmin etmek mümkündür. Karbon tetraklorür ve metan apolar moleküllerdir. Bu maddelerin her ikisinde de moleküllerarası kuvvetler  London kuvvetleridir. Karbon tetraklorürün kaynama noktası (76.8oC), metanınkinden (-164oC) çok yüksek olduğuna göre CCl4 molekülleri arasındaki London çekme kuvveti CH4 molekülleri arasındakinden çok daha büyük olmalıdır.


Bölüm Özeti

Kimyasal bağlar konusu içinde

inceledik.


Genel Kİmya konlarI Genel Kİmya konlarI Devam Genel Kİmya konlarI Geri