hepnotMolekül kutupluluğu ve hidrojen bağı: geometri, verici/alıcı ve birlikte etkileşimler
Konunun mantığı
Bağ kutupluluğu ile bütün molekülün net kutupluluğu ayrı sorulardır. Elektronegatiflik farkı bir bağdaki elektron yoğunluğunu kaydırabilir ve kısmi yük ayrımı oluşturabilir. Kimyada kullanılan bağ dipol oku daha elektronegatif uca yönelir; bu ok, tek bağdaki yönlü katkıyı temsil eder. Bir molekülde polar bağ bulunması bütün katkıların toplamının mutlaka sıfırdan farklı olduğu anlamına gelmez. Molekül geometrisi ve katkı büyüklükleri ayrıca incelenir.
Bağ dipollerinin üç boyutlu vektör toplamı net kutupluluk için bir model sağlar. Eş büyüklükte ve karşıt yönlü katkılar götürebilir; aynı doğru üzerinde ama farklı büyüklükteki katkılar tam götürmez. Bükülmüş düzende iki eş bağın katkıları da genellikle tam zıt değildir. Simetri sonucunu kullanırken bağlı uçların ve bağların gerçekten eşdeğer olduğu kontrol edilir. Yalnız doğrusal veya yalnız simetrik sözcüğünden, atom/bağ bilgisi olmadan kesin sonuç uydurulmaz.
London etkileşimleri elektron bulutundaki geçici dağılım ve komşuda indüklenmeyle ilişkilidir; yalnız apolar moleküllere özgü değildir. Polar moleküller arasında kalıcı dipol etkileşimi de bulunabilir. Bir maddenin polar olması London katkısını silmez. Elektron bulutunun kutuplanabilirliği, temas geometrisi ve büyüklük de etkiler; bütün maddeler için tek etkileşim adıyla kesin kaynama noktası sırası veremeyiz.
Bu lise düzeyindeki seçilmiş moleküller arası H-bağı modelinde verici, H’nin doğrudan N,O veya F’ye kovalent bağlı olduğu uygun gruptur. Alıcı, uygun atom üzerindeki erişilebilir ortaklanmamış elektron çiftidir; yalnız molekülün içinde H ve O harflerinin bulunması yetmez. H sadece C’ye bağlıysa bu modelde H-bağı vericisi sayılmaz. Her ortaklanmamış çiftin her kimyasal çevrede aynı alıcılıkta olduğu da söylenmez; sorularda uygunluk açık verilir.
Aynı tür moleküller arasında H-bağı için uygun verici ve alıcı rolleri karşılaşabilmelidir. Verici taşımayan ama uygun alıcı taşıyan molekül, kendi türüyle bu modelde H-bağı kuramazken başka uygun vericili molekülle kurabilir. Bu, yeni kovalent bağ oluştuğu veya diğer çekimlerin yok olduğu anlamına gelmez. H-bağı mümkünlüğü tek başına bütün karışımların çözünürlük miktarını veya bütün maddelerin kaynama sırasını belirlemez. Giriş bütün geometri/H-bağı istisnaları ve P27-096’nın bütün alt kapsamı değildir.
Net kutupluluk için bağların yön ve büyüklük toplamına bak. H-bağında uygun verici ve alıcı ayrı rollerdir; yalnız O/H bulunması yetmez. Polar veya H-bağlı moleküllerde London katkısı yok olmaz.
Adım adım bir örnek
Kurmaca dipol-toplama modelinde her bağ katkısının büyüklüğüμ>0. K’de iki katkı+x ve−x yönünde; L’de iki katkı+x ve+y yönünde. Bunlar gerçek molekül adı veya ölçülmüş dipol değeri değil, geometri etkisini öğrenmek için açık verilen modeldir. Net katkılar soruluyor.
Bileşenleri ayrı topla
- K:(μ,0)+(−μ,0)=(0,0).
- L:(μ,0)+(0,μ)=(μ,μ).
- K neti0,L net büyüklüğü√2μ; iki modelde de tek bağlar kutupludur.
Sınır: Yalnız verilen katkıları toplayan modeldir; gerçek her molekülün elektronik yapısını iki okla tamamlamaz.
Simetri ve zıtlık kontrolü
- K’de eş büyüklükler aynı doğru üzerinde tam zıttır; götürür.
- L’de dik katkılar karşıt değildir; toplamı köşegene yönelir.
- Bağların polar oluşu aynıyken düzenin değişmesi net sonucu değiştirmiştir.
Sınır: Simetriyi kullanmak için eş büyüklük ve yön bilgisi gerekir; yalnız iki bağ var diye götürme varsayılmaz.
K’de−x katkısı2μ büyüklüğe çıksaydı net0 sonucu korunur muydu?
Hatayı bul
“Molekülün O atomunda ortaklanmamış çift var; dolayısıyla saf hâlde kendi molekülleri kesin H-bağı yapar.” İlk hata nedir?
İlk hatayı göster
İlk hata: Alıcı rolünü doğrulayıp uygun verici rolünü kontrol etmemektir.
Bu seçilmiş modelde alıcının yanında başka molekülde N/O/F’ye doğrudan bağlı uygun H vericisi gerekir. Saf türde böyle verici yoksa kendi arasında H-bağı sonucu kurulmaz; uygun başka vericiyle karışım ayrı incelenir. Alıcılık kimyasal çevreye de bağlıdır.
Çalışılmış K modelinde−x katkısıμ yerine2μ olsaydı ne değişirdi?
Toplam+x yönündeμ ile−x yönünde2μ’nin toplamı−μ, yani batıyaμ olurdu. Doğrusallık aynı kalsa da eşitlik kalktığı için net0 korunmazdı. Modelde değişen bağ katkısıdır; gerçek molekülün başka elektron katkıları verilmeden ayrıca tahmin edilmez.
Dersin soruları
1Kurmaca doğrusal üç atom modelinde merkezden doğuya bakan bağ dipol katkısı2μ,batıya bakan katkıμ; μ>0. Uçlar eşdeğer değildir. Başka katkı yok; bütün katkılar aynı doğru üzerinde açık verilmiştir. Net dipol ve yorum hangisidir?
Bu soruda hata mı var?2Özgün rol kartlarında K molekülünde yalnız C-H bağları var ve uygun H-bağı alıcısı yok. L’de C-O-C ve erişilebilir uygun ortaklanmamış O çifti var; O-H,N-H,F-H yok. M’de uygun O-H vericisi ve uygun O alıcısı var. Moleküller yüksüz; yalnız belirtilen lise H-bağı modeli ve uygun yakın temas inceleniyor. Hangi yorum uygundur?
Bu soruda hata mı var?3Kurmaca saf moleküler sıvı Q için net kalıcı dipol ve uygun moleküller arası H-bağı verici/alıcıları bulunduğu açıkça veriliyor. Molekül elektron bulutu da var. Nicel kaynama sıcaklığı, diğer madde veya kutuplanabilirlik sayısı verilmemiş. Etkileşimler hakkında hangi değerlendirme uygundur?
Bu soruda hata mı var?Kendini dene
Tüm soruları cevapla. Bitirince puanını ve zorlandığın noktaları göreceksin.
1Kurmaca bir molekülün yapısında polar bağ bulunduğu bilgisi veriliyor; geometri ve bağ katkılarının büyüklükleri verilmemiş. Bu bilgi tek başına hangi değerlendirmeyi destekler?
2Kurmaca Q molekülünde merkez atoma iki özdeş polar bağ bağlıdır; ölçümde net dipol sıfır bulunmuştur. Bu bilgiyle hangi çıkarım uyumludur?
3Kurmaca bükülmüş üç atomlu W molekülünde merkez atoma iki özdeş polar bağ bağlıdır; her bağın katkısı μ büyüklüğündedir. Net dipol için hangi değerlendirme uygundur?
4Kurmaca bir modelde bağ katkıları aynı doğru üzerindedir ve her biri açıkça verilmiştir. Hangi katkı kümesi net dipolü sıfır yapar?
5Lise H-bağı modelinde üç kurmaca molekül veriliyor. P’de H yalnız C’ye bağlıdır ve molekül ayrıca bir O atomu taşır. R’de H doğrudan N’ye bağlıdır. T’de H doğrudan O’ya bağlıdır. Hangi moleküller uygun H-bağı vericisi taşır?
6Kurmaca saf W maddesinin moleküllerinde yalnız uygun H-bağı vericisi vardır, alıcı yoktur. Saf X maddesinin moleküllerinde yalnız uygun alıcı vardır, verici yoktur. Moleküller yüksüzdür ve lise H-bağı modeli kullanılıyor. Hangi eşleşme ya da eşleşmeler H-bağı kurabilir?
7Kurmaca E katısının moleküllerinde yalnız uygun verici, F sıvısının moleküllerinde yalnız uygun alıcı bulunur. E, F içinde çözünürken E–F arasında H-bağı kurulduğu verilmiştir. Verilenlerle hangi değerlendirme uygundur?
8Kurmaca A sıvısı çok büyük, kolay kutuplanan elektron bulutlu apolar moleküllerden, B sıvısı küçük ve kalıcı dipollü moleküllerden oluşur. Nicel kaynama verisi verilmemiştir. Hangi ifade uygundur?
9Kurmaca düzlemsel modelde üç bağın katkıları (x, y) bileşenleriyle veriliyor: (+μ, 0), (0, +μ) ve (−μ, −μ). Hangi değerlendirme uygundur?
10Lise H-bağı modelinde dört kurmaca parça veriliyor ve uygunluk açıkça belirtiliyor. Hangi parça aynı molekülde hem uygun verici hem uygun alıcı taşır?
Aklında kaldı mı?
Polar bağlar taşıyan molekülün net dipolü neden0 olabilir?
Geometri ve eşdeğerlik nedeniyle bağ katkıları vektörel olarak götürebilir. Yalnız polar bağ sayısı yeterli değildir; katkıların yön ve büyüklükleri birlikte incelenir.
H-bağı alıcısı olup vericisi olmayan molekül kendi türüyle ve başka vericiyle aynı mı değerlendirilir?
Hayır. Kendi türünde verici yoksa bu modelde H-bağı kurulmaz; uygun başka vericili molekülle alıcı olarak rol alabilir. London ve diğer çekimler bu nedenle yok olmaz.
Kaynak ve kontrol durumu
Bu ders Hepnot için hazırlandı; üçüncü taraf soru kitabından soru veya görsel aktarılmadı. Bu, başka içerikle benzerlik olmadığının garantisi değildir.
Branş editörü incelemesi ve müfredat eşleştirmesi sürüyor; bu nedenle ders taslak olarak işaretlidir.
Müfredat için başvurulacak kaynak: MEB öğretim programları.