קשרים כימיים

[Shaked1991]

קשרים כימיים

יש לי בעיה- אני לא מצליח לזהות אף פעם באופן וודאי באיזה קשר כימי נמצאים אטומים במולקולה נתונה, הבעיה היא בעיקר בין אל מתכות (לא מזהה מתי זה קשר קוולנטי/דיפול-דיפול/וכו..).
בנוסף איך ניתן לדעת בהינתן למשל שתי מולקולות, במי משתיהן הקשרים יותר חזקים (זיהוי כוחות האינטראקציות וסיווגן..)

ישנה איזשהי שיטה סדורה בעניין??

 

[Double Oxygen]

קשרים

כן,בעקרון יש שיטות עבודה די מסודרות ופשוטות שיכולות להקל.
העניין הוא שמדובר בהבנה של סוגי הקשרים השונים,האינטרקציות שנוצרות בין אטומים שונים והמבנה הכולל של החומר.
אין תבנית שאפשר להציב בה ולקבל תשובה וודאית.
אם תוסיף כמה דוגמאות אוכל להסביר לך יותר בקלות...

 

[Shaked1991]

דוגמאות

1. סדר את החומרים הבאים לפי חוזק הכוחות הבינמולקולאריים בחומרים הטהורים:
CH4 Ne KI MgSO4 CO
2.איזה חומר מבין הזוגות הבאים הינו בעל נקודת הרתיחה הגבוהה יותר?
א. O2/N2
ב. CO2/SO2
ג. HI/HF
3.נקודת הרתיחה של הגזים האצילים עולה עם המספר האטומי. הסבר/י.
4. נקודת ההתכה של מתכות אלקליות יורדת עם העליה במספר האטומי לאורך טור. הסבר/י.
5.ציין/י על איזה כוחות בינמולקולאריים יש להתגבר כדי:
א. להתיך קרח
ב. להתיך I2 מוצק
ג. להמיס KCl במים
ד. להפוך 3NH נוזלי לגז

 

[Double Oxygen]

טוב

קודם כל-
אתה מבחין בין החומרים השונים? אתה יכול לקרוא את האטומים השונים בכל אחד מהחומרים ולהבין לאן הוא שייך (מתכת\אל מתכת,קצת תכונות וכו'?)
נניח בחומר הראשון: CH4
הוא מורכב מאטום פחמן אחד ועוד ארבעה מימנים.
אתה יכול להבין שמדובר בחומר שהוא מולקולרי. כלומר,מדובר במולקולה,לא ביון ולא במתכת וכו'.
אם תצייר את החומר תוכל לראות שמדובר באטום פחמן שיכול ליצור ארבעה קשרים פשוטים שלכל אחד מהם יכול להתחבר אטום מימן.
מבחינת סוג הקשר כמובן שיש שני סוגים.
יש קשר בין מולקולרי ויש קשר תוך מולקולרי.
ההבדל ביניהם הוא בכך שקשר בין מולקולרי הוא קשר שנוצר בין שתי מולקולות כצורה אחת ואילו קשר תוך מולקולרי הוא קשר נוצר בין האטומים שמרכיבים את החומר.
מדד החוזק נמדד בין היתר גם בסוג הקשר הבין מולקולרי (במקרה של CH4 מדובר בקשר ואן דר ואלס) שוהא לא נחשב חזק במיוחד.
מה גם,שמדובר בחומר שהוא עם מטען רגעי כי אורך הקשרים בין המימן לפחמן די דומה. מדובר בקשר לא חזק במיוחד.

2.נקודת רתיחה גבוהה נמדדת גם לפי גודל המטען וגם לפי מטען חשמלי קבוע או רגעי. כמובן שגם קשרים תוך מולקולריים משפיעים (קשרי מימן לעומת ואן דר ואלס).

3.בנוגע לנקודת רתיחה. היא מושפעת בעיקר מגודל המטען (הרמז שניתן בשאלה הוא עלייה עם המספר האטומי). תנסה לחשוב למה מטען גדול יותר יכול ליצור קשרים חזקים יותר שיובילו לנקודת רתיחה גבוהה יותר.

4.גם פה משחק גודל המטען,משיכה חשמלית...

5.לחשוב על סוג החומר,הקשרים שיכולים להיווצר והשפעתם על חוזק הקשרים.

 

[Shaked1991]

אוקי,

אז אני יודע כמובן להבדיל בין מתכת/אל מתכת וכ'ו- אני יודע שכאשר ישנה במולקולה אחת מתכת ואל מתכת זהו קשר יוני. כאשר ישנן רק אל מתכות- איך ניתן לדעת אם מדובר בקשר ואן דר ואלס או קשר קוולנטי?
קשר מימן נוצר רק כאשר מימן בא במגע עם N/O/F?
איך ניתן לזכור ולסווג את חוזק הקשרים??

 

[Double Oxygen]

תגובה

חשוב לי קודם לתקן את עצמי:
קשרים קוולנטיים הם קשרים תוך מולקולריים בעוד שקשרי ואן דר ואלס הם בין מולקולריים.

אם תצייר את את המולקולה CH4 תוכל להבחין בקשרים קוולנטיים שנוצרים
הקווים שנמתחים בין אטום הפחמן לכל אחד מאטומי המימן הוא קשר קוולנטי.

קשרי ואן דר ואלס הם בעצם קשרים שנוצרים בין המולקולות.
כלומר,אם יהיו לנו שתי מולקולות של CH4 אז הקשר שבין שתי מולקולות אלה ייקרא קשרי ואן דר ואלס.
מקווה שעד פה יש כבר איזשהו סדר בדברים.

עכשיו נעבור לשאלה שלך:
איך להבדיל?
כפי שציינתי,אם תפנים שיש שני סוגים של קשרים: תוך מולקולריים ובין מולקולריים תוכל בקלות להבחין.
בתוך המולקולה-קשרים קוולנטיים-שיתוף של אלקטרונים בין האטומים השונים.
בין המולקולות-קשרי ואן דר ואלס-שתי מולקולות ומעלה שמתקשרות אחת עם השנייה באמצעות הקטבים ותנעת האלקטרונים.

קשרי מימן-קשר בין מולקולרי שקיים בין מטענים חיוביים (מאוד,כמו מימן) לבין מטענים שליליים (מאוד,חנקן,חמצן ופלואור).

כלומר,קשרי מימן ייתקיימו רק אם אחד מהקטבים השליליים שציינתי למעלה ישתתפו יחד עם קוטב חיובי מאוד. חייב להיווצר פער גדול ליצירת קשר מימן.

איך לזכור ולהבין את חוזק הקשרים?
להבין את סוג הקשרים והיכולת שלהם.

אני אנסה למצוא לך טבלה שמסכמת את עניין הקשרים. אין לי על המחשב אז נראה מה אפשר לעשות...

 

[Shaked1991]

אז לסיכום כרגע: (?)

קשרים תוך מולקולריים:
1. קשר יוני- קשר חזק מאוד (מתכת ואל מתכת).
2. קשר קוולנטי - קשר חלש יותר.

קשרים בין מולקולריים:
1. קשרי ואן דר-ואלס (קשרים חלשים-כוחות לונדון).
2. קשרי מימן- חזקים.

השאלה כרגע- איך ניתן לדעת בקשרים בין מולקולריים מי חזק יותר (מדדים?) ואיך ניתן לדעת האם קיים מומנט דיפול?

 

[g1u2y32]

תשובה

היי - בקשרים בינמולקולאריים בדרך כלל קשרי מימן יותר חזקים. הם למעשה חזקים כמעט פי 10 מאשר קשרי ואן דר ולס. אך בהשוואה בין חוזקים של קשרים אלו
יש לקחת בחשבון פקטורים נוספים כמו מספר האלקטרונים במולקולה. אם מספר האלקטרונים במולקולה שיכולה ליצור רק קשרי ואן דר ולס גדול ב 50 ויותר ממספר האלקטרונים במולקולה
שקיימים בה קשרי מימן אז קשרי ואן דר ולס יהיו חזקים יותר. שוב זה לא דבק קבוע פשוט בכל מקרה צריך לשים לב איזה פקטור יותר משפיע על חוזק הקשר.
בנוגע לשאלה השנייה, מומנט דיפול אינו קשור לקשרים בינמולולאריים אלא לקשרים תוך מולקולאריים כלומר בתוך המולקולה. מומנט דיפול בא לציין את מידת הקוטביות של הקשר
ולכן כאשר הקשר יהיה יוני - המומנט דיפול יהיה גדול יותר וכאשר הקשר יהיה קוולנטי מומנט הדיפול יהיה נמוך יותר כאשר באמצע יש כל מיני מולקולות עם אופי יוני שונה.

 

[Shaked1991]

שאלה מייצגת

יש דברים שאני עדיין לא מבין כמו איך לזהות קשרים בין מולקולריים,והכי חשוב איך לדעת מי חזק יותר למשל ICl או Br2 (נוזליים)??

 

[g1u2y32]

תשובה

היי!
לא בדיוק הבנתי את השאלה שלך. מה זאת אומרת איך ניתן לזהות קשרים בינמולקולאריים? פשוט בין מולקולות החומר מתקיימים קשרים בינמולקולאריים ובתוך המולקולה יש קשרים אחרים.
ולגבי השאלה שלך זה מאוד אינדיווידואלי כלפי כל מצב. תלוי איזה שני חומרים אתה לוקח. וכשאתה שואל מי חזק יותר מבין שני החומרים, אתה צריך לדייק. אתה מתכון לשאול איזה קשרבין המולקולות חזק יותר ומה שמשתמע מכך הוא לאיזה חומר טמפרטורת רתיחה גדולה יותר?
אז כאן צריך להסתכל על מספר פרמטרים. דבר ראשון קשרים בינמולקולאריים - עבור שניהם יש רק ואן דר ולס - אין קשרי מימן. נשים לב שברום הוא אינו קטובי ואילו יוד כלורי הוא קוטבי - כי
שני ההלוגנים שונים באלקטרושליליות שלהם. דבר שני נסתכל על מספר האלקטרונים במולקולה - ביוד כלורי יש 70 אלקטרונים ובמולקולת הברום יש גם 70 אלקטרונים. ראינו
שמספר האלקטרונים בשתי המולקולות זהים ולכן הקוטביות היא זו שמשפיעה כאן. לכן הקשר ICl הוא יותר חזק כאן ולחומר הנ"ל תהיה טמפרטורת רתיחה גדולה יותר.
באופן כללי אם אתה רוצה לקבוע חוזק של קשר בין מולקולות לעומת קשר אחר (כי חוזק קשר זה גודל יחסי) אז אתה צריך להסתכל על כמה פקטורים:
1. סוג הקשר בין מולקולות החומר- ואן דר ולס או קשרי מימן - כאשר קשרי מימן חזקים יותר מואן דר ולס.
2. מספר האלקטרונים במולקולה.
3. קוטביות הקשר - עד כמה כל קשר קוטבי.
4. שטח הפנים של המולקולה - אם במולקולה יש ואן דר ולס - שטח גדול יותר ייצור אינטראקציות ואן דר ולס גדולות וחזקות יותר בין מולקולות אותו החומר.
בבואך להשוות בין חוזקים של קשרים שונים בינמולקולאריים עלייך להסתכל על הפרמטרים הנ"ל ולראות מי יותר רלוונטי ומשפיע. למשל לא תמיד מולקולה עם קשרי מימן תהיה בעלת חוזק קשר
בינמולקולארי חזק יותר. אם נשווה מים למולקולה I2 (יוד) אז למרות שלמים יש קשרי מימן וליוד אין - טמפרטורת הרתיחה של יוד תהיה גבוהה יותר.
ממולקולה עם ואן דר ולס בלבד - אם תשווה למשל חוזק