London kuvvetleri için aşağıdaki karşılaştırmalardan hangisi yanlıştır?
A) I₂ > Cl₂ (aynı sıcaklıkta fiziksel hal)
B) n-pentan > izopentan (kaynama noktası)
C) He > Xe (London kuvveti şiddeti)
D) C₆H₁₄ > C₄H₁₀ (kaynama noktası)
Merhaba sevgili öğrenciler,
London kuvvetleri, tüm atom ve moleküller arasında bulunan zayıf etkileşimlerdir. Bu kuvvetler, elektronların anlık hareketleri sonucu oluşan geçici dipollerden kaynaklanır. London kuvvetlerinin şiddeti genellikle aşağıdaki faktörlere bağlıdır:
- Elektron sayısı ve molekül kütlesi: Elektron sayısı arttıkça, elektron bulutu daha büyük ve daha kolay polarize edilebilir hale gelir. Bu da geçici dipollerin daha güçlü olmasına ve dolayısıyla London kuvvetlerinin şiddetinin artmasına neden olur. Molekül kütlesi genellikle elektron sayısı ile doğru orantılıdır.
- Temas yüzeyi: Moleküllerin birbirleriyle etkileşime girebileceği yüzey alanı arttıkça, London kuvvetlerinin toplam şiddeti de artar. Düz zincirli moleküller, dallanmış izomerlerine göre daha geniş temas yüzeyine sahiptir.
Şimdi seçenekleri tek tek inceleyelim:
- A) $I_2 > Cl_2$ (aynı sıcaklıkta fiziksel hal)
- $I_2$ (iyot) ve $Cl_2$ (klor) apolar moleküllerdir ve aralarında sadece London kuvvetleri etkilidir.
- $I_2$'nin molar kütlesi ($253.8 \text{ g/mol}$) $Cl_2$'den ($70.9 \text{ g/mol}$) çok daha büyüktür. Bu, $I_2$'nin daha fazla elektrona sahip olduğu ve elektron bulutunun daha kolay polarize edilebilir olduğu anlamına gelir.
- Dolayısıyla, $I_2$ molekülleri arasındaki London kuvvetleri $Cl_2$ molekülleri arasındaki London kuvvetlerinden daha güçlüdür.
- Daha güçlü London kuvvetleri, $I_2$'nin aynı sıcaklıkta katı halde (ve süblimleşme eğiliminde) olmasına karşın, $Cl_2$'nin gaz halinde olmasını açıklar.
- Bu karşılaştırma doğrudur.
- B) n-pentan > izopentan (kaynama noktası)
- n-pentan ve izopentan ($C_5H_{12}$) birbirinin yapı izomeridir, yani aynı molekül kütlesine ve aynı sayıda elektrona sahiptirler. Her ikisi de apolar olduğu için aralarında sadece London kuvvetleri etkilidir.
- n-pentan (düz zincirli), izopentan'a (dallanmış) göre daha geniş bir temas yüzeyine sahiptir.
- Daha geniş temas yüzeyi, moleküller arası daha fazla London kuvveti etkileşimi kurulmasını sağlar.
- Bu nedenle, n-pentan'ın kaynama noktası ($36 \text{ °C}$) izopentan'dan ($28 \text{ °C}$) daha yüksektir.
- Bu karşılaştırma doğrudur.
- C) He > Xe (London kuvveti şiddeti)
- Helyum ($He$) ve Ksenon ($Xe$) soygazlardır ve apolar atomlardır. Aralarında sadece London kuvvetleri etkilidir.
- $He$'nin atom numarası 2 (2 elektron), $Xe$'nin atom numarası ise 54 (54 elektron)tür.
- London kuvvetlerinin şiddeti, elektron sayısı ve molekül kütlesi ile artar. $Xe$, $He$'den çok daha fazla elektrona ve daha büyük bir atom kütlesine sahiptir.
- Bu durum, $Xe$'nin elektron bulutunun $He$'ninkinden çok daha büyük ve daha kolay polarize edilebilir olduğu anlamına gelir.
- Dolayısıyla, $Xe$ atomları arasındaki London kuvvetleri $He$ atomları arasındaki London kuvvetlerinden çok daha güçlüdür.
- "$He > Xe$" ifadesi, $He$'nin London kuvvetlerinin $Xe$'den daha güçlü olduğunu iddia ettiği için yanlıştır. Doğrusu "$Xe > He$" olmalıdır.
- D) $C_6H_{14} > C_4H_{10}$ (kaynama noktası)
- $C_6H_{14}$ (heksan) ve $C_4H_{10}$ (bütan) apolar alkanlardır ve aralarında sadece London kuvvetleri etkilidir.
- $C_6H_{14}$'ün molar kütlesi ($86 \text{ g/mol}$) $C_4H_{10}$'dan ($58 \text{ g/mol}$) daha büyüktür.
- Daha büyük molar kütle, daha fazla elektron ve dolayısıyla daha güçlü London kuvvetleri anlamına gelir.
- Daha güçlü London kuvvetleri, moleküllerin birbirini daha sıkı tutmasını ve dolayısıyla kaynama noktasının daha yüksek olmasını sağlar. (Heksan: $69 \text{ °C}$, Bütan: $-0.5 \text{ °C}$).
- Bu karşılaştırma doğrudur.
Yukarıdaki analizlere göre, London kuvvetlerinin şiddeti için yanlış karşılaştırma C seçeneğinde verilmiştir.
Cevap C seçeneğidir.
