Молекулалар аралык байланыштар боюнча мисал суроолор жана талкуу
Молекулалар аралык байланыш химияда, айрыкча заттардын физикалык жана химиялык касиеттерин түшүнүүдө маанилүү тема болуп саналат. Молекулалар аралык байланышка Лондон дисперсия күчтөрү, дипол-дипол күчтөрү жана суутек байланыштары кирет. Бул байланыш түрлөрүнүн ар бирин жана алардын өз ара аракеттенүүсүн терең түшүнүү ар кандай шарттарда заттардын жүрүм-турумун алдын ала айтуу үчүн абдан маанилүү. Бул макалада бул түшүнүктү тактоого жардам берүү үчүн бир нече мисал маселелер жана алардын чечимдери талкууланат.
1. Лондон стили (Чачыраган күчтөр)
Лондон күчтөрү ван-дер-Ваальс күчтөрүнүн эң алсыз түрү болуп саналат. Алар молекуланын электрондук булутундагы электрондордун бөлүштүрүлүшү убактылуу бирдей эмес болгондо пайда болгон убактылуу диполдордун өз ара аракеттешүүсүнөн келип чыгат.
1-мисал суроо:
Суроо:
Эки полярдуу эмес молекуланын, айталы, He жана Ne, ортосунда Лондон күчтөрү бар. Ne Heден чоңураак болгондуктан, кайсынысында Лондон күчтөрү күчтүүрөөк жана эмне үчүн экенин түшүндүрүңүз?
Талкуу:
Молекуладагы электрондордун саны көбөйгөн сайын Лондон күчтөрү маанилүүрөөк болуп калат, анткени бул поляризацияны жогорулатат. Неондун (Ne) электрондору (10) 2 гана электрону бар гелийдин (He) электрондоруна караганда көбүрөөк. Ошондуктан, Ne молекулаларынын электрондук булуту чоңураак жана алар Heге караганда оңой поляризацияланат. Натыйжада, Ne молекулаларынын ортосундагы Лондон күчтөрү He молекулаларынын ортосундагыга караганда күчтүүрөөк болот.
2. Диполь-диполь күчү
Дипол-дипол күчтөрү полярдык молекулалардын ортосунда пайда болот, мында бир молекуланын жарым-жартылай оң заряды башка молекуланын жарым-жартылай терс заряды менен өз ара аракеттенет.
2-мисал суроо:
Суроо:
Эки полярдуу молекула, HCl жана HF, дипол-дипол күчтөрүнө ээ. HCl менен HFтин ортосунда кайсынысы күчтүүрөөк дипол-дипол күчтөрүнө ээ жана эмне үчүн?
Талкуу:
HF молекулаларында HClге караганда күчтүүрөөк дипол-дипол күчтөрү бар. Себеби, фтордун (F) электр терстиги өтө жогору жана H менен F ортосундагы электр терстигинин айырмасы H менен Cl ортосундагыга караганда чоңураак. Бул HF молекуласында HClге караганда күчтүүрөөк диполду пайда кылат. Ошондуктан, HF молекулаларынын ортосундагы дипол-дипол күчтөрү HCl ортосундагыга караганда күчтүүрөөк.
3. Суутек байланыштары
Суутек байланышы дипол-диполдук күчтүн өзгөчө бир түрү болуп саналат жана ал жогорку электронегативдүү атомго (мисалы, F, O же N) коваленттүү түрдө байланышкан суутек атому башка жогорку электронегативдүү атомдогу жалгыз электрон жубу менен өз ара аракеттенишкенде пайда болот.
3-мисал суроо:
Суроо:
Төмөнкү үч затты карап көрөлү: суу (H₂O), метанол (CH₃OH) жана этанол (C₂H₅OH). Кайсынысынын суутек байланышы эң күчтүү экенин аныктаңыз жана эмне үчүн?
Талкуу:
Жогоруда айтылган заттардын баары –OH топторуна ээ болгондуктан, суутек байланыштарын түзө алат. Бирок, суутек байланышынын күчү –OH тобунун болушуна гана эмес, ошондой эле суутек байланыштарын түзө ала турган жерлердин санына жана жайгашкан жерине да көз каранды.
– Суу (H₂O) төрт суутек байланышын түзө алат (экөө Н атому аркылуу донор катары жана экөө О атомундагы жалгыз электрондук жуп аркылуу акцептор катары).
– Метанол (CH3₃OH) жана этанол (C3₂H3₅OH) ар бири эки суутек байланышын түзө алышат (бири Н аркылуу донор катары, экинчиси Одогу жалгыз жуп аркылуу акцептор катары).
Ошентип, суу (H₂O) эң көп суутек байланыштарын түзүү мүмкүнчүлүгүнө ээ жана ошондуктан эң күчтүү суутек байланыштарына ээ.
4. Лондон күчүнүн жана Дипол-Дипол күчүнүн айкалышы
Айрым заттарда Лондон жана дипол-дипол күчтөрүнүн айкалышы пайда болуп, молекулалар аралык өз ара аракеттенүүнүн жалпы күчүнө салым кошо алат.
4-мисал суроо:
Суроо:
Хлороформдун (CHCl₃) жана көмүртек тетрахлоридинин (CCl₄) кайноо температураларын салыштырып, бул жерде Лондон жана дипол-дипол күчтөрүнүн ролун түшүндүргүлө.
Талкуу:
– Хлороформ (CHCl₃) – бул электрондордун Н атомдоруна карата асимметриялык бөлүштүрүлүшүнө байланыштуу толук диполь моментине ээ болгон полярдык молекула.
– Көмүртектин тетрахлориди (CCl₄) жогорку электронегативдүү Cl атомуна ээ болгонуна карабастан, симметриялуу электрондук таралышынан улам полярдуу эмес молекула.
CHCl₃ молекуласындагы диполь-диполь күчтөрү молекуланын полярдуулугунан улам күчтүү болот, ал эми CCl₄ бир аз чоңураак жана поляризациялануучу электрондук булутка ээ болушу мүмкүн болсо да, Лондон күчтөрү эки молекулада тең маанилүү болот.
Бирок, CHCl₃ курамындагы Лондон күчтөрү менен дипол-дипол күчтөрүнүн айкалышы, алардын молекулярдык салмагы окшош болгонуна карабастан, CCl₄га караганда кайноо температурасынын жогору болушун шарттайт.
5. Ион-диполдук өз ара аракеттенүүлөр
Ион-диполдук өз ара аракеттенүүлөр суу сыяктуу полярдык эриткичтерде туздардын эришинде маанилүү. Бул бөлүмдө ион зарядынын жана эриткич молекуласынын диполдоруна жакындыгынын мааниси баса белгиленет.
5-мисал суроо:
Суроо:
Эмне үчүн натрий хлориди (NaCl) сыяктуу туздар сууда оңой эрийт?
Талкуу:
Натрий хлориди Na⁺ жана Cl⁻ иондорунан турат. Суу (H₂O) – кычкылтек жарым-жартылай терс зарядга жана суутек оң зарядга ээ болгон полярдык молекула. NaCl сууда эригенде, Na⁺ иондору суу молекуласынын кычкылтек учу менен, ал эми Cl⁻ иондору суутек учу менен өз ара аракеттенишет. Бул ион-диполдук өз ара аракеттенүүлөр NaCl кристаллындагы иондук күчтөрдү жеңүүгө жетиштүү күчтүү болуп, туздун диссоциацияланып, эришине мүмкүндүк берет.
Penutup
Лондон күчтөрү, дипол-диполдук өз ара аракеттенүүлөр, суутек байланыштары жана ион-диполдук өз ара аракеттенүүлөр сыяктуу молекулалар аралык байланыштардын ар кандай түрлөрүн түшүнүү заттардын физикалык жана химиялык касиеттерин алдын ала айтуу жана түшүндүрүү үчүн абдан маанилүү. Бул макалада келтирилген мисалдар жана талкуулар молекулалар аралык байланыштын негизги түшүнүктөрүн так чагылдырып, бекемдейт деп үмүттөнөбүз. Бул билим теориялык илимде гана эмес, ошондой эле материалдарды инженериялоо, фармацевтика жана айлана-чөйрөнү коргоо илими сыяктуу практикалык колдонмолордо да актуалдуу.
