مقارنه بين انواع القوى البين جزيئية
ما هي القوى البين جزيئية
- تتمثل القوى البين جزيئية في الكهرباء بطبيعتها، حيث يحدث تفاعل بين الأنواع سواء كانت موجبة أو سالبة الشحنة.
- تتمثل التفاعلات بين الجزيئات في العلاقات التساهمية والأيونية، وتشكل هذه التفاعلات مجموعة من العناصر المفيدة والمساعدة.
- تتناقص التفاعلات الكهروستاتيكية بسرعة مع زيادة المسافة بين تلك الجزيئات، وتكون تفاعلات الجزيئات بينها هي الأكثر أهمية للمواد الصلبة أو السوائل، حيث تكون الجزيئات قريبة من بعضها البعض.
- تحدث التفاعلات الغازية عندما يكون هناك ضغط عالٍ جدًا، وتتحمل المسؤولية عن الانحرافات التي يلاحظها قانون الغاز المثالي، وتحدث هذه التفاعلات عند الضغوط العالية.
مقارنة بين انواع التفاعلات البين جزيئية
- هناك ثلاثة أنواع من التفاعلات بين الجزيئات، كما ان هناك نوعان إضافيان من التفاعلات الكهروستاتيكية التي تعرف بأنها : التفاعلات الأيونيةوالتي هي مسؤولة عن الترابط الأيوني ، وايضا التفاعلات الأيونية ثنائية القطب التي تحدث فقط عندما تذوب المواد الأيونية في مادة قطبية والتي تمثلها الماء. وغالبًا ما يتم وصف أول اثنين بشكل جماعي بأنهما “قوات فان دير فال”
- هذه الترتيبات هي الأكثر استقرارًا من بين تلك الترتيبات التي يحتوي طرفان متجاوران على طرفينموجبين أو سلبيين .
- ومن ثم فإن تفاعلات ثنائي القطب مع ثنائي القطب ، هي تفاعلات القوى بين الجزيئات ، وفي حين أن تلك الموجودة في هي تفاعلات جزيئية ومثيرة للاشمئزاز. وذلك لأن الجزيئات في السائل تتحرك بحرية وباستمرار ، والجزيئات دائمًا ما تتعرض لتفاعلات ثنائية القطب – ثنائية القطب جذابة ومثيرة للاشمئزاز في وقت واحد.
- التفاعلات الجذابة تعني التفاعلات التي تهيمن عليها في المتوسط العام، وذلك بسبب الجزء الصغير في ثنائي القطب الذي ينتهي بشحنة الإلكترون .
- التفاعلات بين جزيئات ثنائية القطب أضعف بكثير من التفاعلات بين الأيونات، حيث تحمل كل منها شحنة لا تقل عن ±1، أو بين جزيئات ثنائية القطب والأيونات، وعندما يحمل أحد الأنواع شحنة موجبة أو سالبة وتكون كاملة على الأقل.
انخفاض تفاعل ثنائيات القطب
يمثل الانخفاض الذي يحدث بين ثنائيات الأقطاب تفاعلًا جاذبًا، كما يجب الإشارة إلى أن هنا الطاقة الجاذبة بين الأيونات
يتناسب طاقة التفاعل بين الأيونات عكسيًا مع المسافة (1 / r)، حيث يمثل “r” هذه المسافة بين الأيونات. وعند زيادة المسافة بمقدار مضاعفتها (r → 2r)، ينخفض الجذب بنسبة نصفه. وعلى الجانب المقابل، يتناسب طاقة التفاعل بين ثنائيات الأقطاب مع (1 / r3).
يتم تقليل قوة التفاعل بمقدار 23 أو 8 أضعاف عند مضاعفة المسافة بين ثنائيات الأقطاب، وهذا هو السبب في ذلك.
تترابط بعض جزيئات مادة حمض الهيدروكلوريك جزئيًا عن طريق التفاعلات ثنائية القطب مع ثنائية القطب، وهي غاز عند ضغط جوي مقداره 1 ودرجة حرارة الغرفة.
كتلة تفاعلات “interionic “
على العكس من ذلك، يتم تجميع كلوريد الصوديوم عن طريق التفاعلات المتبادلة بين الأيونات مما يؤدي إلى تكوين مادة صلبة ذات نقطة انصهار عالية. يتم تصنيفه ضمن سلسلة من المركبات التي لها كتلة مولية مماثلة، ويزداد تفاعل الجزيئات مع بعضها البعض بزيادة عزم الجزيئات التي تحتوي على ثنائي القطب.
مثال المعطيات : مركبات.
والطلب: ترتيب زيادة نقاط الغليان.
الاستراتيجية: هو المقارنة بين الكتل المولية وأقطاب المركبات.
تكون المركبات ذات الكتل الأعلى الأكثر قطبية عند أعلى نقطة لغليان المركب.
طريقة الحل:
- ثلاث المركبات تحتوي على نفس الكتلة المولية (58-60 جم/مول) بتركيبة أساسية
- للتنبؤ بقوة التفاعلات بين جزيئات ثنائية القطب والتنبؤ بنقاط الغليان في المركبات، يجب علينا النظر في الاختلافات في القطبية.
- يتكون المركب الأول من `2-methylpropane` ويربطه روابط C-H فقط، وهو أيضًا غير قطبي للغاية لأن C و H لهما نفس الشحنة السالبة.
- يجب أن تمتلك المادة المذكورة ما يُسمَّى بـ `عزم ثنائي القطب`، ويجب أن يكون صغيرًا جدًا ولكن ليس صفريًا في الوقت نفسه، وأن تكون نقطة الغليان منخفضة جدًا.
- يتكون إيثيل ميثيل إيثر من هيكل مشابه لجزيء الماء H2O، حيث يحتوي على رابطتين قطبيتين هما C-O منفردتين وموجهتين بزاوية تقريبية 109 درجات ،
- اما عن روابط C-H غير القطبية نسبيًا. ولذلك ان النتيجةفي تلك المرحلة تكون ان ” ثنائيات أقطاب الرابطة C و O تقوم بتعزيز بعضها البعض جزئيًا وتوليد عزمًا من ثنائي القطب ومهمًا يجب أن يعطي نقطة الغليان وتكون عالية بشكل معتدل. فيحتوي الأسيتون على رابطة قطبية C = O مزدوجة موجهة عند حوالي 120 درجة وإلى مجموعتين من الميثيل مع روابط C-H غير قطبية.
- يحدث هنا أن يكون ثنائي أقطاب الرابطة C-O متوافقًا مع ثنائي القطب الجزيئي، والذي يجب أن ينتج عزمًا ثنائي القطب، ولكنه كبير نسبيًا، وله درجة غليان عالية.
نقاط الغليان وترتيبها في التفاعلات
- مثال :أظهرت البيانات الفعلية توافقًا جيدًا بين ميثيل بروبان وإيثيل ميثيل إيثر وأسيتون وهذه النتائج
- يعتبر methylpropane نقطة الغليان عند درجة حرارة تساوي -11.7 درجة مئوية .
- بالنسبة لعزم الدوران الثنائي القطب، فهو (μ) = 0.13 دينار .
- ميثيل إيثيل إيثر يتساوى عند نقطة الغليان بـ 7.4 درجة مئوية و μ = 1.17 د .
- نقطة غليان الأسيتون تساوي 56.1 درجة مئوية و μ = 2.88 درجة مئوية.
يمكن تسييل بعض التفاعلات الأخرى مثل اليود والنفتالين والمواد الصلبة، وحتى الغازات النبيلة يمكن تسييلها أو ترسيخها في درجات حرارة منخفضة أو مع ضغوط عالية أو كليهما.
خصائص القوى البين جزيئية
- تتميز السوائل بكونها وسيطا بين خصائص الغازات والمواد الصلبة، ومع ذلك، فهي تشبه المواد الصلبة أكثر، وذلك بسبب تنوع القوى الجزيئية .
- القوى الجزيئية تعني القوى داخل الجزيئة، مثل الروابط التساهمية، والتي تربط الذرات معا في تلك الجزيئات والأيونات التي تحتوي على عدة ذرات. وتحافظ القوى بين الجزيئات على تماسكها سواء في الحالة السائلة أو الصلبة. وعموما، تكون مكونات القوى بين الجزيئات أضعف بكثير من الروابط التساهمية، وهذا ما يسمى بقوى التجاذب بين الجزيئات
- يتطلب حوالي 927 كيلو جول من الطاقة لتجاوز القوى الداخلية لروابط O-H في 1 مول من الماء .
- يتطلب تحويل 1 مول من الماء السائل إلى بخار ماء عند درجة حرارة 100 درجة مئوية، حوالي 41 كيلو جول فقط للتغلب على القوى الجذبية بين الجزيئات .
متغيرات القوى البين جزيئية
- بالرغم من كون القيم منخفضة الا ان تلك القوى بين الجزيئات في الماء السائل تعتبر هي من بين أقوى تلك القوى المعروفة كما ان الاختلاف الكبير في قوى بين الجزيئات وداخل تلك الجزيئات ، فإن بعض المتغيرات بين الحالات الصلبة اوالسائلة اوالغازية دائما تحدث تقريبًا لـ المواد الجزيئية وذلك دون كسر الروابط التساهمية.
- تُعَد خصائص تلك السوائل وسيطًا بين خصائص الغازات والمواد الصلبة، ولكنها تشبه المواد الصلبة أكثر من الغازات.
- – تحدد القوى بين الجزيئات ما يعرف بخصائص الكتلة، مثل نقاط انصهار المواد الصلبة ونقاط غليان السوائل.
- يحدث الغليان عندما تمتلك جزيئات السائل كمية كافية من الطاقة الحرارية لتغلب على القوى الجذبية التي تجذبها لبعضها البعض ،
- يحدث تشكل فقاعات من البخار داخل السائل عندما تتم إذابة المواد الصلبة فيه. عندما تحصل الجزيئات على طاقة حرارية كافية، تتغلب على القوى الجزيئية التي تحجزها في مكانها مع المادة الصلبة.