Merhaba sevgili öğrenciler!
Hidrojen bağı, moleküller arası çekim kuvvetlerinin özel ve güçlü bir türüdür. Bu soruyu çözmek için, hidrojen bağının ne zaman oluştuğunu ve hangi koşulların gerekli olduğunu hatırlamamız gerekiyor.
- Hidrojen Bağı Oluşumu İçin Gerekli Koşullar:
- Bir molekülde, hidrojen (H) atomunun yüksek elektronegatifliğe sahip bir atoma (Flor (F), Oksijen (O) veya Azot (N)) kovalent olarak bağlı olması gerekir. Bu bağ, hidrojeni kısmi pozitif ($H^{\delta+}$) hale getirir.
- Diğer bir molekülde ise, yine yüksek elektronegatifliğe sahip bir atomun (F, O veya N) üzerinde ortaklanmamış (eşleşmemiş) elektron çifti bulunması gerekir. Bu ortaklanmamış elektron çifti, kısmi pozitif hidrojeni çekecektir.
- Şimdi seçenekleri tek tek inceleyelim:
- A) $H_2O - H_2O$:
- $H_2O$ (su) molekülünde hidrojen atomları, yüksek elektronegatifliğe sahip oksijen (O) atomlarına bağlıdır. Bu, O-H bağını oldukça polar hale getirir ve hidrojen atomları kısmi pozitif ($H^{\delta+}$) yük taşır.
- Oksijen atomu üzerinde ortaklanmamış elektron çiftleri bulunur.
- Bir $H_2O$ molekülündeki kısmi pozitif hidrojen ($H^{\delta+}$), komşu bir $H_2O$ molekülündeki oksijenin ortaklanmamış elektron çiftlerine çekilir. Bu nedenle, $H_2O$ molekülleri arasında güçlü hidrojen bağları oluşur.
- B) $NH_3 - H_2O$:
- $NH_3$ (amonyak) molekülünde hidrojen atomları, yüksek elektronegatifliğe sahip azot (N) atomlarına bağlıdır ve azot atomu üzerinde ortaklanmamış elektron çifti bulunur.
- $H_2O$ (su) molekülünde hidrojen atomları, yüksek elektronegatifliğe sahip oksijen (O) atomlarına bağlıdır ve oksijen atomu üzerinde ortaklanmamış elektron çiftleri bulunur.
- Bu durumda, $NH_3$'teki kısmi pozitif hidrojen ($H^{\delta+}$), $H_2O$'daki oksijenin ortaklanmamış elektron çiftlerine çekilebilir. Aynı şekilde, $H_2O$'daki kısmi pozitif hidrojen ($H^{\delta+}$), $NH_3$'teki azotun ortaklanmamış elektron çiftlerine çekilebilir. Dolayısıyla, bu iki molekül arasında hidrojen bağı oluşur.
- C) $CH_4 - H_2O$:
- $CH_4$ (metan) molekülünde hidrojen atomları karbon (C) atomuna bağlıdır. Karbon, F, O veya N kadar yüksek elektronegatifliğe sahip değildir. Bu nedenle C-H bağı polar olsa da, hidrojen atomu hidrojen bağı oluşturmak için yeterince kısmi pozitif yük taşımaz.
- Ayrıca, karbon atomu üzerinde hidrojen bağını kabul edebilecek ortaklanmamış elektron çifti de bulunmaz.
- $H_2O$ molekülü hidrojen bağı oluşturma kapasitesine sahip olsa da, $CH_4$ molekülü bu koşulları sağlamadığı için $CH_4$ ile $H_2O$ arasında hidrojen bağı oluşmaz. Aralarında sadece zayıf London dağılım kuvvetleri ve dipol-indüklenmiş dipol etkileşimleri görülebilir.
- D) $HF - HF$:
- $HF$ (hidrojen florür) molekülünde hidrojen atomu, periyodik tablodaki en elektronegatif atom olan flor (F) atomuna bağlıdır. Bu, H-F bağını çok polar yapar ve hidrojen atomu güçlü bir kısmi pozitif ($H^{\delta+}$) yük taşır.
- Flor atomu üzerinde ortaklanmamış elektron çiftleri bulunur.
- Bir $HF$ molekülündeki kısmi pozitif hidrojen ($H^{\delta+}$), komşu bir $HF$ molekülündeki florun ortaklanmamış elektron çiftlerine çekilir. Bu nedenle, $HF$ molekülleri arasında çok güçlü hidrojen bağları oluşur.
Yukarıdaki analizlere göre, $CH_4$ molekülü hidrojen bağı oluşumu için gerekli koşulları sağlamadığından, $CH_4$ ve $H_2O$ arasında hidrojen bağı oluşmaz.
Cevap C seçeneğidir.
