1 Moleküller Arası Kuvvetler Sıvılar ve Katılar

2 Moleküllerarası Kuvvetler Moleküller arası kuvvetler molekülleri bir arada tutan çekim kuvvetleridir. Molekül içi kuvvetler bir molekül içindeki iyonları birarada tutan kuvvetlerdir. Moleküllerarası kuvvetler genel olarak Vander Waals kuvvetleri adını alırlar. Molekül içi ve Moleküller arası kuvvetlerin karşılaştırılması 1 mol suyu buharlaştırmak için 41 kJ enerji gereklidir. (moleküller arası kuvvet) 1 mol su içerisinde bulunan O-H bağını kırmak için ise 930 kJ gereklidir.(molekül içi kuvvet) Genel olarak, moleküller arası kuvvetler, molekül içi kuvvetlerden çok daha zayıftır.

3

4 Bu etkilesim, iki polar molekülde mevcut olan dipollerin elektrostatik olarak etkilesmesidir. Bu etkilesime, polar sıvılar ve polar bir maddenin polar bir sıvıda çözünmesiyle olusan çözeltiler örnek verilebilir. Örneğin sıvı kloroformda moleküller arasındaki etkilesim ve azot monoksitin sudan çözünmesiyle olusan çözeltide NO ve H2O molekülleri arasındaki etkilesim dipol-dipol etkilesimidir. Dipol-Dipol Kuvvetleri

5 Moleküller arası Kuvvetler Dipol-Dipol Kuvvetleri Polar moleküller arasında gelişen çekim kuvvetleridir. Katı içerisindeki polar moleküllerin düzeni

6 Molekül polarlığı arttıkça, kaynama noktası artar.

7 Moleküller Arası Kuvvetler Iyon-Dipol Kuvvetleri Bir iyon ve bir polar molekülü bir arada tutan çekim kuvvetleridir. Ion-Dipole Interaction Bu etkilesim, bir iyon ile bir polar molekülün elektrostatik olarak etkilesmesidir. Her ne kadar Coulomp yasası yönsel değilse de, iyonun dipolü yönlendirmesi nedeniyle iyon-dipol etkilesimi yönseldir. Bu etkilesime, iyonik bilesiklerin suda çözünmesi örnek verilebilir.

8 Kalıcı dipollerin pozitif kutbu ile negatif iyonlar ve kalıcı dipolün negatif kutbu ile pozitif iyonlar arasında bir elektriksel çekim kuvveti oluşur. Bu çekim kuvvetine iyon-dipol kuvvetleri denir. İyonik katılar ( NaCl, KF, CaBr 2 … ), su gibi polar çözücülerde çözündüğünde iyon - kalıcı dipol etkileşimleri oluşur.

9 çözeltide Su ve Katyonlar Arasındaki Etkileşim

10 KALICI VE GEÇİCİ ( İNDÜKLENMİŞ ) DİPOLLER Polar moleküllerde kalıcı dipoller oluşur. Örneğin ; HCl, HBr, NH 3 ve H 2 O da kalıcı dipoller oluşur. Apolar moleküllerde ( N 2, O 2, CH 4, BF 3 ) geçici dipoller oluşur. Bu moleküllerde ve soygaz atomlarında elektron yoğunluğu eşit olarak dağılmıştır. Bundan dolayı kalıcı dipoller oluşmaz. Bu tür maddelere dışarıdan elektriksel etki yapıldığında elektronlar atomun veya molekülün bir bölgesinde toplanır. Bu sayede apolar moleküller veya soygazlar polar yapı kazanır. Bu şekilde oluşan dipollere indüklenmiş ( geçici dipol ) denir. İndüklenmiş dipoller arasındaki çekim kuvveti ilk kez FRİTT London tarafından açıklandığı için bu kuvvetlere London kuvvetleri de denir. London kuvvetleri moleküller arası etkileşimin en zayıfıdır.

11 Moleküller Arası Kuvvetler Dispersiyon Kuvvetleri Atom veya moleküllerde oluşan geçici indüklenmiş dipol kuvvetlerinin sonucudur. iyon-indüklenmiş dipol etkileşimi İyon-indüklenmiş dipol etkileşimi: Geçici indüklenmiş moleküller (apolar molekül) ile iyonik bir maddenin iyonları arasında oluşan anlık çekim kuvvetlerine denir. Bu etkileşim çok zayıftır ve iyonları birbirinden ayırarak çözmeye yeterli değildir. Örneğin apolar olan CH 4 molekülü ile iyonik yapılı NaCl karıştırıldığında anlık çok zayıf iyon-indüklenmiş dipol bağları oluşur. fakat bu bağlar Na + ve Cl - arasındaki kuvvetli iyonik bağları koparamadığından çözünme gerçekleşmez.

12 dipol-indüklenmiş dipol etkileşimi Dipol- indüklenmiş dipol etkileşimi : Polar moleküller ile indüklenmiş dipoller arasında oluşan anlık çekim kuvvetleri dipol- indüklenmiş dipol bağlarıdır.Dipol- indüklenmiş dipol bağları, polar moleküller arasındaki güçlü dipol –dipol bağlarını koparmaya yetmediğinden çözünme olmaz. Örneğin, polar H 2 O ve apolar CH 4 molekülleri birbiri içinde çözünmez.

13 London etkileşimi tüm moleküllerde bulunur; fakat sadece London etkileşiminin bulunduğu maddeler soygazlar, moleküler elementler ( N 2 - O 2 - Cl 2 ) ve apolar moleküllerdir. Atomların ve moleküllerin molekül ağırlığı ve yüzey alanı büyüdükçe (dallanma azaldıkça ) London etkileşimi güçlenir. Bu da kaynama noktasının yükselmesine neden olur. Apolar moleküllerin elektron sayısı arttıkça polarlığı artar ve kaynama noktaları yükselir. İndüklenmiş dipoller arasında sadece çekme kuvveti ardır.

14 S O O ÖRNEK: Aşağıdaki moleküller arasında ne tür moleküller arası kuvvetler vardır? HBr HBr polar bir molekül olduğu için dipol-dipol etkileşimi vardır, ayrıca HBr molekülleri arasında dispersiyon kuvvetleri de söz konusudur. CH 4 CH 4 apolar: dispersiyon kuvvetleri. SO 2 SO 2 polar bir molekül olduğu için dipol-dipol etkileşimi vardır ayrıca dispersiyon kuvvetleri de söz konusudur.

15

16

17 Hidrojen Bağı Hidrojen bağı hidrojen atomu ve elektronegatif F, O, N atomları arasında oluşan özel bir dipol-dipol etkileşimidir. Moleküller Arası Kuvvetler Elektronegatifliği yüksek olan N, O ve F a bağlı hidrojen atomu bu bağı bozmadan başka bir molekülde bulunan ortaklanmamış elektron çifti taşıyan diğer bir atomla da bağlanabilmektedir. Hidrojen atomu bu durumda iki molekül arasında köprü oluşturmuş olur. Bu şekilde hidrojenin oluşturduğu bağa hidrojen bağı denir. Bileşiğin yapısında – OH,- COOH ve NH 2 varsa moleküller arası hidrojen bağı oluşturabilir.

18 A H … B A H … A veya A & B =F, O, yada N dir.

19 Hidrojen bağının varlığını gösteren ilk kanıt kaynama noktasıdır. Aynı periyottaki elementleri içeren bir seri benzer bileşiğin kaynama noktaları artan kütle ile artar. Fakat şekilde görüldüğü gibi 5A, 6A, 7A gruplarındaki elementlerin hidrojenli bileşikleri beklenin aksine çok yüksek kaynama noktasına sahiptir. Azalan mol kütlesi Azalan kaynama noktası

20 Hidrojen bağının olduğu moleküllerde dipol- dipol ve London etkileşimi de bulunur. Hidrojen bağı, dipol – dipol ve London etkileşimlerinden daha kuvvetlidir. Örneğin; alkol ( C 2 H 5 -OH ) su ( H 2 O ) içinde çözündüğünde moleküller arasında hidrojen bağı, dipol- dipol etkileşimleri ve London kuvvetleri oluşur. O 2 apolar molekülleri H 2 O polar moleküller içinde çok az çözünür. Çözünme sırasında London kuvvetleri ve dipol – indüklenmiş dipol kuvvetleri meydana gelir. Örnek: A) CCl 4 – H 2 O kalıcı dipol – indüklenmiş dipol B) H 2 O – C 2 H 5 OH dipol-dipol etkileşimi C) CCl 4 - I 2 London kuvvetleri D) NaCl – H 2 O iyon – dipol E) NaCl – CCl 4 hidrojen bağı – dipol etkileşimi Yukarıdaki bileşikler arasında oluşan zayıf etkileşimlerden hangisi yanlıştır ? Çözüm: E şıkkında iyon-indüklenmiş dipol bağları olmalıdır. Cevap:E

21 ÖRNEK: Dispersiyon kuvvetleri aşağıda verilen türlerden hangilerinin arasında görülür? A ) CH 4 – CH 4 B ) Na – H 2 O C ) K – C 2 H 5 OH D ) CH 4 – NaCl E ) C 2 H 5 OH-H 2 O ÖRNEK: I. CH 3 CH 2 CH 3 II. CH 3 CH(CH 3 )CH 3 III.CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 Verilen bileşiklerin kaynamaya sıcaklıkları nasıl sıralanır? ÇÖZÜM: Karbon sayısı arttıkça kaynama noktası yükselir, dallanma arttıkça da düşer. Cevap:III>I>II Çözüm: Bu kuvvetler apolar moleküller arasında görüldüğünden CEVAP : A

22 Örnek: Aşağıda verilen bileşiklerden hangilerinin moleküller arası hidrojen bağı oluşmaz? A ) C 2 H 5 OH B ) HN 3 C) CH 4 D ) HCOOH E) C 3 H 7 OH Örnek: I - NH 3 II - H 2 O III - HF IV - C 2 H 6 Verilen bileşiklerin kaynama noktaları sıralaması büyükten küçüğe nasıldır? ÇÖZÜM: CH4 apolar molekül olduğundan moleküller arası dispersiyon kuvveti etkindir. CEVAP:C ÇÖZÜM: I, II ve III. de hidrojen bağı IV. de London kuvveti etkindir. Kaynama noktaları H2O> HF > NH3 > C2H6 dir.

23

24

25

26 Sıvıların Özellikleri Yüzey Gerilimi bir sıvının yüzeyinde birim yüzey kadar artışa yada gerilmeye neden olan enerji miktarıdır. Moleküller arası kuvvetli çekim Yüksek Yüzey Gerilimi

27 Sıvıların Özellikleri Kohezyon Aynı moleküller arasındaki çekim kuvvetleridir. Adhezyon Farklı moleküller arasındaki çekim kuvvetleridir. Adhesion Cohesion

28 Sıvıların Özellikleri Viskozite bir sıvının akmaya karşı gösterdiği dirençtir. Moleküller arasında kuvvetli çekim Yüksek viskozite

29 KRİSTAL YAPI Bir kristalin katı uzun mesafeli değişmez bir düzene sahiptir. Atomlar, moleküller veya iyonlar belirli bir pozisyon işgal eder. Bu tür bir düzen moleküller arası net çekim kuvvetlerinin max. düzende olması anlamına gelir Bir amorf katı tanımlanmış bir düzenleme ve uzun mesafeli moleküler yapıdan yoksundur. Bir birim hücre kristalin bir katının tekrarlanan temel yapı birimidir. Kafes noktası Birim Hücre Birim hücrenin üç boyutta genişlemesi Kafes noktası Atomlar Moleküller Iyonlar

30 Yedi Temel Birim Hücre Türü

31 Cam gibi amorf katıların atomları üç boyutlu düzenden yoksundur. Cam genellikle, kristallenmeksizin katı halde soğutulmuş anorganik malzemelerin optikçe sağlam bir erime ürünüdür. Kristalin Kuartz (SiO 2 ) Kristalin olmayan kuartz-cam

32 Greatest Order Least Order Faz Değişmeleri

Buhar basıncı Sıvının gaz haline geçmesine buharlaşma denir. Sıvılar her sıcaklıkta buharlaşabilir. Kapalı bir kapta sıvı ile dengede olan buhar fazının basıncına buhar basıncı denir. Buhar basıncı sıcaklık artıkça artar (molekülerarası çekim kuvvetini yenen molekül sayısı artıp buhar fazına geçen molkül sayısı artacağından)

34 Before Evaporation At Equilibrium Buhar Basıncının Ölçümü