💡 9. Sınıf Kimya: Dipol-Dipol İndüklenmiş Dipol Etkileşimi Çözümlü Örnekler

• Öncelikle \( \text{HCl} \) molekülünün polar mı apolar mı olduğunu belirleyelim.
• Hidrojen (H) ve Klor (Cl) farklı ametal atomlarıdır. Bu atomlar arasındaki elektronegatiflik farkından dolayı klor atomu elektronları daha güçlü çeker ve kısmi negatif ( \( \delta^- \) ), hidrojen atomu ise kısmi pozitif ( \( \delta^+ \) ) yüklenir.
• Bu durum, \( \text{HCl} \) molekülünün bir polar molekül olduğunu gösterir. Yani, kalıcı bir dipolü vardır.
• İki \( \text{HCl} \) molekülü birbirine yaklaştığında, bir molekülün kısmi pozitif ucu diğer molekülün kısmi negatif ucunu çeker.
• Bu çekim kuvvetine dipol-dipol etkileşimi denir.
• Dolayısıyla, \( \text{HCl} \) ve \( \text{HCl} \) molekülleri arasında baskın olarak dipol-dipol etkileşimi gözlenir.

• Öncelikle her iki molekülün de polar mı apolar mı olduğunu belirleyelim:
• \( \text{H}_2\text{O} \) molekülü: Merkez atom oksijendir. Oksijenin üzerinde ortaklanmamış elektron çiftleri bulunur ve H-O bağları polar olduğundan, molekülün geometrisi kırık doğru şeklindedir. Bu durum, bağ dipollerinin birbirini götürmemesi ve molekülün genel olarak polar olması anlamına gelir.
• \( \text{H}_2\text{S} \) molekülü: Merkez atom kükürttür. Kükürt de oksijen gibi 6A grubunda yer alır ve üzerinde ortaklanmamış elektron çiftleri bulunur. H-S bağları polar olduğundan ve molekülün geometrisi kırık doğru olduğundan, \( \text{H}_2\text{S} \) de polar bir moleküldür.
• Her iki molekül de polar olduğu için, bu iki farklı polar molekül arasında dipol-dipol etkileşimi gözlenir.
• Bir \( \text{H}_2\text{O} \) molekülünün kısmi negatif (-) yüklü oksijen ucu, bir \( \text{H}_2\text{S} \) molekülünün kısmi pozitif (+) yüklü hidrojen ucunu çekecektir. Benzer şekilde, \( \text{H}_2\text{O} \)'nun kısmi pozitif ucu, \( \text{H}_2\text{S} \)'nin kısmi negatif ucunu çekecektir.
• Ek bilgi: \( \text{H}_2\text{O} \) molekülleri arasında ayrıca hidrojen bağı da bulunur, ancak \( \text{H}_2\text{S} \) hidrojen bağı yapmaz. Bu soruda iki farklı molekül arasındaki etkileşim sorulduğu için dipol-dipol etkileşimi baskındır (hidrojen bağı da bir tür özel dipol-dipol etkileşimi olduğu için).

• Moleküllerin polarlık/apolarlık durumlarını inceleyelim:
• \( \text{HCl} \) molekülü: Hidrojen ve klor farklı ametal atomlarıdır. Elektronegatiflik farkı nedeniyle \( \text{HCl} \) polar bir moleküldür. Kalıcı bir dipolü vardır.
• \( \text{Cl}_2 \) molekülü: İki klor atomu birbirine bağlandığında, elektronegatiflik farkı sıfırdır. Bu nedenle \( \text{Cl}_2 \) apolar bir moleküldür. Normalde kalıcı dipolü yoktur.
• Bir polar molekül ( \( \text{HCl} \) ) ile bir apolar molekül ( \( \text{Cl}_2 \) ) bir araya geldiğinde, polar \( \text{HCl} \)'nin kalıcı dipolü, \( \text{Cl}_2 \)'nin elektron bulutunu geçici olarak kendine doğru çeker veya iter.
• Bu durum, \( \text{Cl}_2 \) molekülünde geçici bir kısmi pozitif ve kısmi negatif yük oluşmasına yol açar. Bu geçici dipol, indüklenmiş dipol olarak adlandırılır.
• Sonuç olarak, \( \text{HCl} \) molekülünün kalıcı dipolü ile \( \text{Cl}_2 \) molekülünde oluşan indüklenmiş dipol arasında dipol-indüklenmiş dipol etkileşimi gözlenir.

• Moleküllerin polarlık/apolarlık durumlarını belirleyelim:
• \( \text{H}_2\text{O} \) molekülü: Kırık doğru yapısı ve oksijenin üzerindeki ortaklanmamış elektron çiftleri nedeniyle bağ dipolleri birbirini götürmez. Bu nedenle \( \text{H}_2\text{O} \) polar bir moleküldür ve kalıcı dipolü vardır.
• \( \text{O}_2 \) molekülü: İki oksijen atomu arasındaki bağda elektronegatiflik farkı sıfırdır. Bu nedenle \( \text{O}_2 \) apolar bir moleküldür ve kalıcı dipolü yoktur.
• Polar bir molekül ( \( \text{H}_2\text{O} \) ) ile apolar bir molekül ( \( \text{O}_2 \) ) bir araya geldiğinde, \( \text{H}_2\text{O} \)'nun kalıcı dipolü, \( \text{O}_2 \)'nin elektron bulutunu geçici olarak etkiler.
• Bu etki sonucunda \( \text{O}_2 \) molekülünde anlık olarak bir indüklenmiş dipol oluşur.
• Bu indüklenmiş dipol ile \( \text{H}_2\text{O} \)'nun kalıcı dipolü arasında dipol-indüklenmiş dipol etkileşimi meydana gelir. Bu etkileşim, oksijen gazının suda sınırlı da olsa çözünmesini sağlar.

• Öncelikle \( \text{Cl}_2 \) molekülünün polarlık/apolarlık durumunu belirleyelim:
• \( \text{Cl}_2 \) molekülü: Aynı cins iki atom (klor-klor) arasında bağ oluştuğu için elektronegatiflik farkı sıfırdır. Bu nedenle \( \text{Cl}_2 \) apolar bir moleküldür. Kalıcı dipolü yoktur.
• Apolar moleküller arasında kalıcı dipol bulunmadığı için dipol-dipol etkileşimi görülmez. Ancak apolar moleküller de birbirini çekebilir ve gaz, sıvı, katı hallerde bulunabilirler. Bu çekim kuvveti nasıl oluşur?
• \( \text{Cl}_2 \) molekülündeki elektronlar sürekli hareket halindedir. Herhangi bir anda, elektronların molekülün bir tarafında yoğunlaşmasıyla molekülün o tarafı kısmi negatif ( \( \delta^- \) ), diğer tarafı ise kısmi pozitif ( \( \delta^+ \) ) hale gelebilir. Bu durum, çok kısa süreliğine oluşan bir anlık dipol (geçici dipol) yaratır.
• Bu anlık dipol, komşu bir \( \text{Cl}_2 \) molekülünün elektron bulutunu etkileyerek onda da bir indüklenmiş dipol oluşmasına neden olur.
• Bu anlık dipol ile indüklenmiş dipol arasındaki çekim kuvvetine indüklenmiş dipol-indüklenmiş dipol etkileşimi denir. Bu etkileşim, apolar moleküllerin bir arada tutulmasını sağlar.

• Metan ( \( \text{CH}_4 \) ) molekülünün polarlık/apolarlık durumunu belirleyelim:
• Merkez atom karbondur ve dört adet hidrojen atomu karbona simetrik bir şekilde bağlanmıştır (düzgün dörtyüzlü geometri).
• C-H bağları arasındaki elektronegatiflik farkı çok az olsa da, bu bağlardan kaynaklanan dipol momentleri molekülün simetrik yapısı nedeniyle birbirini tamamen götürür.
• Bu nedenle \( \text{CH}_4 \) apolar bir moleküldür. Kalıcı dipolü yoktur.
• İki apolar \( \text{CH}_4 \) molekülü bir araya geldiğinde, elektronların anlık hareketleri nedeniyle her bir molekülde çok kısa süreliğine geçici dipoller (anlık dipoller) oluşur.
• Bir \( \text{CH}_4 \) molekülündeki anlık dipol, komşu \( \text{CH}_4 \) molekülünde de bir indüklenmiş dipol oluşumuna neden olur.
• Bu geçici dipoller arasındaki çekim kuvvetine indüklenmiş dipol-indüklenmiş dipol etkileşimi denir. Metan gazının düşük sıcaklıklarda sıvılaşmasını sağlayan da bu etkileşimlerdir.

• Öncelikle su ve karbondioksit moleküllerinin polarlık/apolarlık durumlarını inceleyelim:
• Su ( \( \text{H}_2\text{O} \) ): Merkez atom oksijenin üzerinde ortaklanmamış elektron çiftleri bulunur ve molekülün geometrisi kırık doğru şeklindedir. Bu durum, bağ dipollerinin birbirini götürmemesi ve \( \text{H}_2\text{O} \)'nun polar bir molekül olması demektir. Kalıcı bir dipolü vardır.
• Karbondioksit ( \( \text{CO}_2 \) ): Merkez atom karbondur ve iki oksijen atomu karbona doğrusal bir şekilde bağlanmıştır. C-O bağları polar olmasına rağmen, bu bağ dipolleri zıt yönlerde ve eşit büyüklükte olduğu için birbirini tamamen götürür. Bu nedenle \( \text{CO}_2 \) apolar bir moleküldür. Kalıcı dipolü yoktur.
• Polar bir molekül ( \( \text{H}_2\text{O} \) ) ile apolar bir molekül ( \( \text{CO}_2 \) ) bir araya geldiğinde, polar molekülün kalıcı dipolü, apolar molekülün elektron bulutunu geçici olarak etkiler.
• Bu etki sonucunda \( \text{CO}_2 \) molekülünde anlık olarak bir indüklenmiş dipol oluşur.
• Bu indüklenmiş dipol ile \( \text{H}_2\text{O} \)'nun kalıcı dipolü arasında dipol-indüklenmiş dipol etkileşimi meydana gelir. Bu etkileşim sayesinde karbondioksit gazı suda çözünebilir.

Her bir molekül çifti için moleküllerin polarlık/apolarlık durumlarını inceleyelim ve buna göre baskın etkileşimi belirleyelim.

• \( \text{NH}_3 \) (Amonyak): Merkez atom azotun üzerinde ortaklanmamış bir elektron çifti bulunur ve N-H bağları polardır. Molekülün geometrisi üçgen piramit şeklindedir ve bağ dipolleri birbirini götürmez. Bu nedenle \( \text{NH}_3 \) polar bir moleküldür. Kalıcı dipolü vardır. (Ayrıca hidrojen bağı da yapar ama burada farklı bir apolar molekülle etkileşimi soruluyor.)
• \( \text{CH}_4 \) (Metan): Merkez atom karbona dört hidrojen atomu simetrik olarak bağlanmıştır. C-H bağları polar olsa da, molekülün düzgün dörtyüzlü geometrisi nedeniyle bağ dipolleri birbirini götürür. Bu nedenle \( \text{CH}_4 \) apolar bir moleküldür. Kalıcı dipolü yoktur.
• Sonuç: Polar bir molekül ( \( \text{NH}_3 \) ) ile apolar bir molekül ( \( \text{CH}_4 \) ) arasında dipol-indüklenmiş dipol etkileşimi baskındır. Amonyak molekülünün kalıcı dipolü, metan molekülünde geçici bir indüklenmiş dipol oluşumuna neden olur.

• \( \text{I}_2 \) (İyot): İki iyot atomu birbirine bağlandığında, elektronegatiflik farkı sıfırdır. Bu nedenle \( \text{I}_2 \) apolar bir moleküldür. Kalıcı dipolü yoktur.
• İki apolar \( \text{I}_2 \) molekülü bir araya geldiğinde, elektronların anlık ve rastgele hareketleri nedeniyle her bir molekülde çok kısa süreliğine geçici dipoller oluşur.
• Bir \( \text{I}_2 \) molekülündeki anlık dipol, komşu \( \text{I}_2 \) molekülünde de bir indüklenmiş dipol oluşumuna neden olur.
• Sonuç: İki apolar molekül arasında indüklenmiş dipol-indüklenmiş dipol etkileşimi (geçici dipol etkileşimi) baskındır. Bu etkileşimler, iyotun katı halde bulunmasını sağlar.