הרצאה 4- כוחות בין מולקולריים

Question 1

what is the distance dipendency of dipole dipole interaction energy?

what is the distance dipendency of induced dipole dipole interaction energy?

explain the difference between the two

Answer 1

dipole-dipole interaction energy goes as 1/r³

induced dipole-dipole interaction energy goes as 1/r⁶

ההבדל ביניהם הוא שבמקרה הראשון מומנט הדיפול שונה מאפס, ובמקרה השני הוא שווה לאפס אולם עקב פלקטואציות במולקולה יכול להיווצר מומנט דיפול ארעי בצורה נקודתית שמשפיע על מולקולות אחרות בהן לא היה מומנט דיפול לפני כן

Question 2

תן דוגמה למולקולה עם מומנט דיפול ומולקולה בה הוא שווה לאפס

Answer 2

מולקולה עם מומנט דיפול - מים

מולקולה בה מומנט הדיפול מתאפס - פחמן דו חמצני

Question 3

define electronegativity

Answer 3

באופן כללי, ככל שחומר נמצא יותר מימין בטבלה המחזורית (פרט לגזים אצילים בעמודה הימנית ביותר, בעיקרון, שבהם כל האורביטלים הרלוונטיים מאוכלסים), כך יש לו אלקטרונגטיביטי גבוה יותר, כלומר הוא רוצה יותר לקלוט אלקטרונים, כפי שניתן לראות בטבלה. כששני אטומים עם ערך שונה מתרכבים למולקולה, האלקטרונים יהיו רוב הזמן סביב היסוד עם האלקטרונגטיביטי הגבוה יותר

Question 4

מה ההשפעה של הקשרים המולקולריים על טמפרטורת הרתיחה, מה ניתן להסיק מכך אודות טמפרטורת הרתיחה של גזים אצילים, לעומת חומרים עם מומנט דיפול/מומנט קוודרופול

Answer 4

טמפרטורת הרתיחה של מולקולה מסוימת קשורה בכמות האנרגיה שאנו צריכים להשקיע על מנת לשבור את הקשרים הבין-מולקולריים. ככל שקשרים אלו חזקים יותר כך טמפרטורת הרתיחה תהיה גבוהה יותר. לדוגמה בגזים אצילים – בהם הקשרים הבין מולקולריים חלשים, טמפרטורת הרתיחה יחסית נמוכה. עבור חומרים עם מומנט קוודרופול טמפרטורת הרתיחה גבוהה יותר, ועבור חומרים עם מומנט דיפול גבוהה אף יותר (בהנחה שהמרחק בין האטומים בכל המולקולות זהה).

Question 5

ציירו את המבנה של מולקולת מים, פחמן דו חמצני ואמוניה, ואת מומנט הדיפול של כל אחת מהן. מה ניתן להסיק מכך אודות טמפרטורות הרתיחה של חומרים אלו

Answer 5

the drawing process has 3 steps:

1) draw the dot structure and deduce the covalent bonds according to the periodic table
2) mark all the electron clouds around the central atom (both bonds and free pairs) - purple
3) decide molecular structure based on assumption that these electron clouds will want to be as far as possible from each other

the structures of water, CO₂, ammonia (NH₃) and BF₃ are below, and we can deduce from it that (assuming the same distance between molecules) the boiling temperture of CO₂ and BF₃ will be lower than that of water and ammonia. the reason why the boiling temperture of ammonia is so much lower than that of water is that the intermolecular forces in water are much more powerfull, due to twice the hydrogen bonds between different molecules (due to twice as many free electron pairs on the oxygen molecule).