Aşağıda verilen moleküller ve bu moleküller arasındaki baskın etkileşim türü eşleştirmelerinden hangisi yanlıştır?
A) $H_2O$ - Hidrojen bağı
B) $HCl$ - Dipol-dipol etkileşimi
C) $CH_4$ - London kuvvetleri
D) $NH_3$ - London kuvvetleri
E) $Cl_2$ - London kuvvetleri
Moleküller arası etkileşimler, moleküllerin birbirini çekme kuvvetleridir ve maddenin fiziksel özelliklerini (erime noktası, kaynama noktası, çözünürlük vb.) belirler. Bu etkileşimlerin türü, molekülün yapısına ve polarlığına bağlıdır. Başlıca moleküller arası etkileşim türleri şunlardır:
- London Kuvvetleri (İndüklenmiş Dipol-İndüklenmiş Dipol Etkileşimleri): Tüm moleküllerde bulunur. Elektronların anlık ve rastgele hareketleri sonucu oluşan geçici dipoller nedeniyle ortaya çıkar. Apolar moleküllerde tek baskın etkileşim türüdür. Moleküldeki elektron sayısı arttıkça London kuvvetleri de artar.
- Dipol-Dipol Etkileşimleri: Polar moleküller arasında görülür. Molekülün kalıcı dipol momentleri arasındaki çekim kuvvetleridir.
- Hidrojen Bağları: Özel ve güçlü bir dipol-dipol etkileşimi türüdür. Hidrojen atomunun elektronegatifliği yüksek olan Flor ($F$), Oksijen ($O$) veya Azot ($N$) atomlarından birine doğrudan bağlı olduğu moleküller arasında oluşur.
Şimdi seçenekleri tek tek inceleyelim:
- A) $H_2O$ - Hidrojen bağı:
- Su ($H_2O$) molekülünde, hidrojen atomları elektronegatifliği yüksek olan oksijen atomuna doğrudan bağlıdır.
- Molekülün geometrisi kırık doğrudur ve polar bir yapıya sahiptir.
- Bu durum, $H_2O$ molekülleri arasında hidrojen bağlarının oluşmasına neden olur. Hidrojen bağları, $H_2O$ molekülleri arasındaki baskın etkileşim türüdür.
- Bu eşleştirme doğrudur.
- B) $HCl$ - Dipol-dipol etkileşimi:
- Hidrojen klorür ($HCl$) molekülünde, klor atomunun elektronegatifliği hidrojenden daha yüksektir, bu da $H-Cl$ bağının polar olmasına neden olur.
- Molekül doğrusal bir yapıya sahiptir ve kalıcı bir dipol momenti vardır, yani polar bir moleküldür.
- Ancak hidrojen atomu $F$, $O$ veya $N$ atomlarından birine bağlı olmadığı için hidrojen bağı oluşturmaz.
- Bu nedenle, $HCl$ molekülleri arasındaki baskın etkileşim dipol-dipol etkileşimidir.
- Bu eşleştirme doğrudur.
- C) $CH_4$ - London kuvvetleri:
- Metan ($CH_4$) molekülünde, karbon atomuna dört hidrojen atomu simetrik bir şekilde (düzgün dörtyüzlü geometri) bağlanmıştır.
- $C-H$ bağları hafif polar olsa da, molekülün simetrik yapısı nedeniyle bağ dipol momentleri birbirini götürür ve molekül apolar olur.
- Apolar moleküller arasında baskın olan tek etkileşim türü London kuvvetleridir.
- Bu eşleştirme doğrudur.
- D) $NH_3$ - London kuvvetleri:
- Amonyak ($NH_3$) molekülünde, azot atomuna üç hidrojen atomu ve bir çift ortaklanmamış elektron bağlanmıştır.
- Azotun elektronegatifliği hidrojenden yüksek olduğu için $N-H$ bağları polardır. Ortaklanmamış elektron çifti nedeniyle molekülün geometrisi üçgen piramittir ve molekül polardır.
- Daha da önemlisi, hidrojen atomları elektronegatifliği yüksek olan azot ($N$) atomuna doğrudan bağlıdır. Bu durum, $NH_3$ molekülleri arasında güçlü hidrojen bağlarının oluşmasına neden olur.
- London kuvvetleri her molekülde bulunsa da, $NH_3$ molekülleri arasındaki baskın etkileşim türü hidrojen bağıdır. Bu nedenle, "London kuvvetleri" eşleştirmesi yanlıştır.
- E) $Cl_2$ - London kuvvetleri:
- Klor ($Cl_2$) molekülü, iki aynı atomun ($Cl-Cl$) kovalent bağ yapmasıyla oluşur.
- Atomlar aynı olduğu için elektronegatiflik farkı yoktur ve bağ apolardır. Dolayısıyla molekül de apolardır.
- Apolar moleküller arasında baskın olan tek etkileşim türü London kuvvetleridir.
- Bu eşleştirme doğrudur.
Yukarıdaki analizlere göre, $NH_3$ molekülleri arasındaki baskın etkileşim hidrojen bağı olması gerekirken, London kuvvetleri olarak belirtilen D seçeneği yanlıştır.
Cevap D seçeneğidir.
