Sevgili öğrenciler, bu soruda moleküller arası hidrojen bağının hangi molekülde bulunmadığını bulmamız isteniyor. Hidrojen bağları, moleküller arası çekim kuvvetlerinin en güçlülerinden biridir ve belirli koşullar altında oluşur. Şimdi bu koşulları hatırlayalım ve her bir seçeneği tek tek inceleyelim.
Hidrojen bağı, bir moleküldeki elektronegatifliği yüksek bir atoma (Flor ($F$), Oksijen ($O$) veya Azot ($N$)) bağlı hidrojen ($H$) atomunun, başka bir moleküldeki yine elektronegatifliği yüksek bir atomun (Flor ($F$), Oksijen ($O$) veya Azot ($N$)) üzerindeki ortaklanmamış elektron çifti ile yaptığı elektrostatik çekim kuvvetidir. Kısaca, hidrojen bağının oluşabilmesi için iki temel şart vardır:
1. Molekülde hidrojen atomu, $F$, $O$ veya $N$ atomlarından birine doğrudan bağlı olmalıdır.
2. Başka bir molekülde (veya aynı molekülün farklı bir kısmında) $F$, $O$ veya $N$ atomlarından birinin üzerinde ortaklanmamış elektron çifti bulunmalıdır.
Bu durumu "FON" kuralı olarak da hatırlayabiliriz: Hidrojen, $F$, $O$ veya $N$'ye bağlı olmalı ve diğer molekülde $F$, $O$ veya $N$ atomu bulunmalıdır.
Her bir molekülü hidrojen bağı oluşumu için gerekli şartlar açısından değerlendirelim:
A) $H_2O$ (Su): Su molekülünde, hidrojen atomları oksijen ($O$) atomuna bağlıdır. Oksijen, elektronegatifliği yüksek bir atomdur ve üzerinde ortaklanmamış elektron çiftleri bulunur. Bu nedenle, su molekülleri arasında güçlü hidrojen bağları oluşur.
B) $NH_3$ (Amonyak): Amonyak molekülünde, hidrojen atomları azot ($N$) atomuna bağlıdır. Azot, elektronegatifliği yüksek bir atomdur ve üzerinde ortaklanmamış elektron çifti bulunur. Bu sayede amonyak molekülleri arasında hidrojen bağları oluşur.
C) $CH_3OH$ (Metanol): Metanol molekülünde, bir hidrojen atomu oksijen ($O$) atomuna bağlıdır (hidroksil grubu, $-OH$). Oksijen, elektronegatifliği yüksek bir atomdur ve üzerinde ortaklanmamış elektron çiftleri bulunur. Bu nedenle, metanol molekülleri arasında hidrojen bağları oluşur.
D) $HF$ (Hidrojen Florür): Hidrojen florür molekülünde, hidrojen atomu flor ($F$) atomuna doğrudan bağlıdır. Flor, periyodik tablonun en elektronegatif elementidir ve üzerinde ortaklanmamış elektron çiftleri bulunur. Bu nedenle, hidrojen florür molekülleri arasında çok güçlü hidrojen bağları oluşur.
E) $CH_4$ (Metan): Metan molekülünde, hidrojen atomları karbon ($C$) atomuna bağlıdır. Karbon, elektronegatifliği oksijen, azot veya flor kadar yüksek bir atom değildir. Bu nedenle, metan molekülünde hidrojen atomları elektronegatifliği yüksek bir $F$, $O$ veya $N$ atomuna bağlı değildir. Dolayısıyla, metan molekülleri arasında hidrojen bağı oluşmaz. Metan molekülleri arasında sadece zayıf London (indüklenmiş dipol-indüklenmiş dipol) kuvvetleri bulunur.
Yukarıdaki incelemeler sonucunda, $H_2O$, $NH_3$, $CH_3OH$ ve $HF$ moleküllerinde hidrojen bağı bulunurken, $CH_4$ molekülünde hidrojen bağı bulunmadığı açıkça görülmektedir.
Cevap E seçeneğidir.
