11.2: Moleküller Arası ve Molekül İçi Kuvvetler
Moleküller arası kuvvetler (IMF), moleküller arasındaki yük-yük etkileşimlerinden kaynaklanan elektrostatik çekimlerdir. Moleküller arası kuvvetin gücü, moleküller arasındaki ayrılma mesafesinden etkilenir. Kuvvetler, moleküllerin birbirine yakın olduğu katılar ve sıvılardaki etkileşimleri önemli ölçüde etkiler. Gazlarda, IMF'ler yalnızca yüksek basınç koşullarında (gaz moleküllerinin yakınlığı nedeniyle) önemli hale gelir. Moleküller arası kuvvetler, erime noktaları, kaynama noktaları, yoğunlukları ve füzyon ve buharlaşma entalpileri gibi maddelerin fiziksel özelliklerini belirler. Bir sıvı ısıtıldığında, molekülleri tarafından kazanılan termal enerji, onları yerinde tutan IMF'lerin üstesinden gelir ve sıvı kaynar (gaz haline dönüşür). Kaynama noktaları ve erime noktaları, moleküller arası kuvvetlerin türüne ve gücüne bağlıdır. Örneğin, su gibi yüksek derecede kaynayan bir sıvı (H20, k.n. 100 °C), heksan (C6H14, k.n. 68,73 °C) gibi düşük kaynamalı bir sıvıya kıyasla daha güçlü moleküller arası kuvvetler sergiler.
Moleküller arası kuvvetler moleküller arasında varken, molekül içi kuvvetler moleküller içinde bulunur ve belirli bir moleküldeki atomları bir arada tutar. Molekül içi kuvvetler bir molekülü sağlam tutar; Bir maddenin durumundaki bir değişiklik, molekül içi etkileşimleri etkilemez. Örneğin, buzun erimesi katı H2O molekülleri arasındaki moleküller arası kuvvetleri kısmen bozsa da, onları yeniden düzenleyip buzu sıvı suya dönüştürse de, tek tek H2O moleküllerini parçalamaz.
Molekül içi kuvvetler, doğası gereği iyonik, kovalent veya metalik olabilir.
Atomlar, özellikle kararlı elektron konfigürasyonlarına sahip iyonlar (anyonlar ve katyonlar) oluşturmak için elektronlar (metaller) kazanır (ametaller) veya kaybederler. İyonlardan oluşan bileşikler iyonik bileşikler (veya tuzlar) olarak adlandırılır ve bunların kurucu iyonları iyonik bağlarla bir arada tutulur: zıt yüklü katyonlar ve anyonlar arasındaki elektrostatik çekim kuvvetleri. Örneğin, magnezyum klorür (MgCl2, güçlü iyonik bağlarla bir arada tutulan magnezyum katyonları ve klorür anyonlarından oluşan iyonik bir bileşiktir.
Elektronlar atomlar arasında paylaşıldığında kovalent bir bağ (polar olmayan veya polar) oluşur ve bir molekül oluşur. Polar olmayan kovalent bağlar, hidrojen (H2) gibi atomlar elektronları eşit olarak paylaştığında ortaya çıkar. Polar kovalent bağlar, elektronların eşit olmayan paylaşımı nedeniyle oluşur; bir atom elektronlara diğerinden daha güçlü bir çekim gücü uygular. Bir örnek, hidrojen klorür, HCl'dir.
Bakır, alüminyum ve demir kristalleri gibi metalik katılar, metal atomlarından oluşur. Böyle bir metalik katının içindeki atomlar, birçok kullanışlı ve çeşitli hacim özelliklerine yol açan, metalik bağ olarak bilinen benzersiz bir kuvvet tarafından bir arada tutulur.
Moleküller arası kuvvetler, molekül içi kuvvetlere kıyasla çok daha zayıftır. Örneğin, bir mol sıvı HCl'de IMF'lerin üstesinden gelmek ve onu gazlı HCl'ye dönüştürmek için sadece yaklaşık 17 kilojul gerekir. Bununla birlikte, bir mol HCl'deki hidrojen ve klor atomları arasındaki kovalent bağları kırmak için yaklaşık 25 kat daha fazla enerji gerekir, yani 430 kilojul.
Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır Openstax, Chemistry 2e, Chapter 10: Liquids and Solids.