حل سؤال نیروهای بین مولکولی؛ تشخیص نیروی غالب در تست‌های شیمی
حل سؤال نیروهای بین مولکولی با شناسایی نوع مولکول، قطبیت پیوندها و امکان تشکیل پیوند هیدروژنی انجام می‌شود؛ در ادامه می‌بینید چگونه نیروی غالب را بدون اشتباه بین لاندن، دوقطبی‌ـ‌دوقطبی و هیدروژنی تشخیص دهید.
حل سؤال نیروهای بین مولکولی؛ از کجا شروع کنیم؟
در تست‌های نیروهای بین مولکولی، ابتدا باید نیروی لاندن را نیرویی همگانی بدانید و سپس بررسی کنید آیا مولکول قطبی است یا نه و آیا هیدروژن مستقیماً به فلوئور، اکسیژن یا نیتروژن متصل شده است. برای مقایسه نقطه‌جوش یا شدت جاذبه، اگر پیوند هیدروژنی وجود داشته باشد معمولاً برهم‌کنش غالب است؛ در مولکول‌های قطبیِ فاقد آن، نیروی دوقطبی‌ـ‌دوقطبی اهمیت دارد و در مولکول‌های ناقطبی، اندازه و تعداد الکترون‌ها شدت لاندن را تعیین می‌کند.
روش گام‌به‌گام
- ساختار لوویس یا فرمول مولکول را بررسی کنید و شکل کلی آن را برای تعیین قطبیت در نظر بگیرید.
- وجود پیوند مستقیم H–F، H–O یا H–N را جست‌وجو کنید؛ وجود اتم اکسیژن یا نیتروژن به‌تنهایی پیوند هیدروژنی نمی‌سازد.
- اگر مولکول قطبی بود اما شرط پیوند هیدروژنی را نداشت، نیروی دوقطبی‌ـ‌دوقطبی را به‌عنوان نیروی ویژه‌تر مشخص کنید.
- برای مولکول‌های ناقطبی، نیروی لاندن را مقایسه کنید؛ مولکول بزرگ‌تر یا دارای الکترون‌های بیشتر معمولاً تراکم‌پذیری و جاذبه بیشتری دارد.
- در مقایسه دو ماده، ابتدا نوع برهم‌کنش را تعیین کنید و سپس جرم مولی، شکل مولکول و میزان تماس سطحی را بررسی کنید.
- پاسخ را با تفکیک نیروی درون‌مولکولی از بین‌مولکولی کنترل کنید؛ پیوند کووالانسی داخل مولکول با جاذبه میان مولکول‌ها یکی نیست.
سه ماده CH4، CH3Cl و CH3OH را مقایسه کنید. CH4 ناقطبی است و فقط نیروی لاندن دارد. CH3Cl به‌دلیل قطبی‌بودن، علاوه بر لاندن نیروی دوقطبی‌ـ‌دوقطبی دارد. CH3OH چون پیوند O–H دارد، می‌تواند پیوند هیدروژنی تشکیل دهد؛ بنابراین در مقایسه این سه ماده، نیروی غالب در CH3OH هیدروژنی، در CH3Cl دوقطبی‌ـ‌دوقطبی و در CH4 لاندن است.
چطور این مبحث را مرور کنیم؟
برای کنترل پاسخ، در هر مولکول سه پرسش را جداگانه جواب دهید: آیا مولکول قطبی است؟ آیا H مستقیماً به F یا O یا N وصل شده است؟ اگر هیچ‌کدام نبود، کدام مولکول الکترون‌های بیشتر یا سطح تماس گسترده‌تری دارد؟ این ترتیب مانع آن می‌شود که صرفاً با دیدن یک اتم اکسیژن یا جرم مولی، نیروی نادرست انتخاب کنید.
وجود اکسیژن یا نیتروژن را به‌تنهایی نشانه پیوند هیدروژنی ندانید؛ در CH3–O–CH3 اکسیژن وجود دارد، اما هیدروژن مستقیماً به اکسیژن متصل نیست، پس این مولکول با خودش پیوند هیدروژنی دهنده تشکیل نمی‌دهد. همچنین لاندن در همه مواد وجود دارد و فقط به مواد ناقطبی محدود نیست.
جمع‌بندی
برای حل سؤال نیروهای بین مولکولی، تشخیص پیوند هیدروژنی را به شرط اتصال مستقیم H به F، O یا N محدود کنید، سپس قطبیت و در نهایت اندازه و شکل مولکول را بسنجید. این ترتیب، تفاوت نیروی غالب در CH4، CH3Cl و CH3OH را روشن می‌کند و از اشتباه میان پیوندهای درون‌مولکولی و بین‌مولکولی جلوگیری می‌کند.
مطالعه مطلب آموزشی مرتبط ←