Van der Waals Etkileşimleri

 DERS KİTABI CEVAPLARINA BURADAN ULAŞABİLİRSİNİZ! 

Van der Waals Etkileşimleri

Van der Waals Bağları Soy gazlar ve ametallerin oluşturduğu bazı apolar moleküller oda koşullarında gaz halindedir (He, Ne, Ar, H2, O2, CO2a€¦ gibi). Bu gazlar soğutulduğunda ve yüksek basınç uygulandığında moleküller birbirine yaklaşır ve sıvı hale geçer. Moleküller bir birlerine yaklaştıklarında elektron dağılımlarındaki simetri bozulabilir. Molekülde elektronların yoğun olduğu taraf kısmen negatif, diğer taraf da kısmen pozitif yükle yüklenir. Bir molekülün pozitif diğerinin de negatif yüklü kısımları arasında kısa süreli zayıf çekim kuvvetleri oluşur. Bu kuvvetlerin etkisi ile moleküller arasında oluşan bağlara van der waals bağları denir. Oldukça zayıf olan bu bağ çeşidinin kuvveti molekül büyüklüğü arttıkça artar. 

Van der Waals, moleküller arası kuvvetlerden yola çıkarak oluşturduğu eşitliklerle, gerçek gaz yasasının ideal gaz yasasından saptığı noktaları bulmuştur. Daha doğrusu, ideal gaz yasasından, kendine özgü bir ifade (formül) ile gerçek gaz yasasının formülünü belirlemiştir. Ama bizim asıl konumuz bu olmadığı için burada bırakalım. 

Van der Waals bağlarını bulan kişi kendisi değildir. Bu, onun çalışmalarını, katkılarını ve adını onurlandırmak için konmuş bir isimdir. Van der Waals kuvvetleri denilen moleküller arası çekim kuvvetleri üç tanedir. Dipol – dipol kuvvetler, London kuvveti ve Hidrojen bağları.

1) Dipol – Dipol Kuvvetler: 

Polar moleküller birbirlerini dipol - dipol kuvveti ile çekerler. Polar kelimesi, elektronegatiflikleri farklı olan ya da daha basit bir ifade ile (+) ve (-) kutuplaşması gözlenen moleküller için kullanılır. Moleküller arasındaki mutlak elektronegatiflik farkları, o moleküller arasındaki bağın, polar, apolar (polar olmayan) ya da iyonik bağ olup olmadığının bilgisini verir. Örneğin H―H bağında elektronegatiflik farkı 0,0 olur ve apolardır. H―Cl bağında ise (Cl daha elektronegatiftir) 0,9 luk bir fark vardır ve polardır. Elektronegatiflik farkı çok yüksek olduğu durumlarda ise (Na―Cl de olduğu gibi 2,1) iyonik bağdan söz ederiz. Sonuçta H―Cl polar bir moleküldür. Bağ elektronlarının çoğu daha elektronegatif olan Cl atomu üzerinde birikir ve Cl çevresinde daha çok zaman harcarlar. Bu yüzden (HCl nötr olduğu halde) H atomu kısmen pozitif, Cl atomu da kısmen negatif gibi gözükür. İşte bu kutuplaşma polar kelimesi ile ifade edilir. Apolar moleküllerde ise (H―H de olduğu gibi bağ elektronları eşit dağılır ve bir kutuplaşma olmaz. İşte dipol – dipol kuvveti, polar molekülün kısmen pozitif olan ucu ile diğer molekülün kısmen negatif olan ucu arasında oluşan bir çekim kuvvetidir.

2) London Kuvveti:

Apolar moleküllerde dipol – dipol kuvvetlerinden söz edemeyiz. Ancak London kuvveti (1930’da Fritz London isimli bilim adamı tarafından bulunmuştur) apolar olan moleküllerdeki atomların kısa bir süre için hatta anlık olarak polarize olması ile oluşur. Atom çekirdeği etrafında dönen elektronlar bir anlık ta olsa, çekirdeğin belirli bir bölümünde daha fazla bulunur. Böylece atom kendi içinde kısmen polarize olur. Bu atoma komşu olan atomun ise, bu durumdan dolayı kendi elektronlarının dağılımı değişir ve o da polarize olur. Bu durum zincirleme halinde bütün molekülü etkiler. Böylece atomlar arsındaki etkileşmeden doğan bir çekim kuvveti meydana gelir. İşte moleküller arasında, atomların elektronlarının anlık pozisyon değişimlerine bağlı olarak oluşan çekime London kuvveti diyoruz. London kuvveti, moleküler ağırlığı fazla olan moleküllerde daha fazla hissedilir. Çünkü bu moleküller daha fazla elektrona sahiptir. Fazla elektron da, olası pozisyon değişiklikleri ihtimalini artırır. 

3) Hidrojen Bağı: 

Yapılarında ―OH grubu içeren moleküllerde hidrojen bağı denilen, zayıf - orta kuvvette bir bağ bulunur. Elektronegatifliği yüksek bir atoma kovalent bağlı bir hidrojen atomu ile, elektronegatifliği az olan bir atomun yalnız (bağ yapmamış) elektronları arasındaki bağa Hidrojen Bağı denir. ―X―H----Y― 

Bu şekilde tanıma göre, X yüksek elektronegatif bir atom, Y elektronegatifliği daha düşük bir atom, kesik çizgiler ise hidrojen bağıdır. Su molekülleri arasında Hidrojen bağı vardır. Bir su molekülünde, oksijene bağlı 2 hidrojen atomu ve oksijenin 2 çift yalnız (bağ yapmamış) elektronu vardır. Sudaki O―H bağında, O yüksek elektronegatif olduğu için, elektronlar O atomu çevresinde daha çok zaman harcarlar. Başka bir deyişle polarizasyon olur. Hidrojen ise kısmen (+) yüklüymüş gibi olur. H2O, H2S, H2Se ve H2Te molekülleri arasında sadece london kuvveti bulunsaydı, kaynama noktalarının sıralaması tamamen molekül ağırlıkları ile doğru orantılı olurdu. Ancak bunlar arasında H2O, moleküler ağırlığı en az olmasına rağmen kaynama noktası en yüksek olandır. Bunun sebebi de H2O'da hidrojen bağının olması ve diğer moleküllerde olmamasıdır.

 DERS VE ÇALIŞMA KİTABI CEVAPLARINA BURADAN ULAŞABİLİRSİNİZ