2 שאלות:)

טינקי24

New member
2 שאלות:)

אינטראקציות ואן דר ואלס וקשרי מימן. אשמח אם מישהו יוכל לעזור לי בשאלות: 1.טמפ' הרתיחה של ברום (Br2) גבוהה מזו של האמוניה (NH3). אילו קשרים קיימים בין מולקולות האמוניה? כיצד ניתן להסביר את העובדה שטמפ' הרתיחה של ברום גבוהה מזו של האמוניה? 2. לפרופאנול C3H7OH וגם לאצטון CH3COCH3 מסיסות טובה במים,ואילו לפנול C6H5OH מסיסות נמוכה במים. * מדוע לפרופאנול ולאצטון מסיסות גבוהה יחסית במים ואילו לפנול מסיסות נמוכה. הסבר עבור כל חומר בנפרד.
 

Halena

New member
עקרונות

ע"מ להבין את שאלה 1 , צריך לשאול - למה זה כך ? למה טמפ' הרתיחה של ברום גבוהה משל אמוניה ? מהי הסיבה? אילו קשרים בין מולק' קיימים בין שתי המולק' אבל יותר חשוב אילו יותר חזקים ? מולק' הברום, למרות שאינה בעלת מומנט דיפול, יכולה להימצא במצב רגעי בו ישנם יותר אלקטרונים בברום אחד מאשר בשכנו, במולק' מסוימת. מצב זה יגרום לדיפול רגעי ונקבל קיטוב חיובי ושלילי במולק'. מולק' אחרת שנמצאת במקרה בסביבה, עם אותו דיפול רגעי, תגרום למשיכת הקוטב החיובי שלה לקוטב השלילי של המולק' הראשונה - כוחות ואן דר ואלס . אמוניה מקיימת קשרי מימן בין המולק'. המימנים יחסית חיוביים, ענני האלקטרונים סביבם נמשכים יותר לחנקנים, שהם הרבה יותר אלקטרושליליים. אז מימן שיחסית חיובי כול להימשך לחנקן שבסביבתו ממולק' אחרת, שהרבה יותר אלקטרושלילי מטבעו. אילו הם קשרי מימן. נתון שקשרי מימן חלשים יותר מקשרי ואן דר ואלס, וזה מה שחשוב פה. אז אם רוצים לחמם נוזל מסוים ולהפוך אותו לגז, רוצים לשבור את הקשרים הבין מולק' שלו. אם כוחות ואן דר ואלס יותר חזקים, הם ידרשו יותר אנרגיה לשבירתם, וטמפ' הרתיחה שלהם תהיה יותר גבוהה ותדרוש יותר אנרגיה. שאלה 2 שואלת מהי הזמינות של קבוצת הOH במולק'. בפרופאנול ובאצטון ישנה גמישות מסוימת למולק'. בפרופאנול אין שום דבר שמפריע לOH והוא בעל חופשיות טובה לבוא לידי תגובות. באצטון גם כן, אין שום דבר שמפריע לו. בפנול, הOH מחובר לטבעת בנזן שלה יש מבנה מישורי, וקבוע כך, משהו שמשפיע על יכולת המולק' להתגמש כלפי תגובות, נאמר מסיסות במים. דבר נוסף ואולי יותר חשוב הוא מצב ענן האלקטרונים שסביב החמצנים של החומרים האלה. בפרופאנול ואצטון, החמצנים מאוד כבדים הענני האלקטרונים שסביבם. פרופאנול מחובר לשרשרת אליפטית שידועה כתורמת אלקטרונים, כך שהחמצן עשיר באלקטרונים. באצטון, החמצן נמצא במערכת קרבוניל (קשר כםול עם פחמן) וידוע כבעל קיטוב שלילי בעוד הפחמן בקיטוב חיובי, מה גם שישנם שני מתילים שידועים כתורמי אלקטרונים. בפנול, המצה הפוך. הטבעת בנזן נמצאת במצב רזוננס ומחליפה את אלקטרוני הפאי שלה כל הזמן. היא דורשת עוד אלקטרונים אם היא רק יכולה והחמצן שם בשביל לתת לה אותם, כך שהוא פחות מורגש ע"י מים, פחות ראקטיבי. לא ידוע לי אם למדתם את החומר הזה, אני מקווה שזה מובן
 

טינקי24

New member
תודה על התשובות

בנוגע לשאלה, 1, באופן כללי קשרי מימן הם חזקים מכוחות ואן דר ואלס ,אז למה דווקא במקרה הזה הם חלשים יותר? לגבי שאלה 2, לא כ"כ למדנו את מה שהסברת,האם יש הסבר אחר? תודה רבה בכל אופן על התשובות.
 

Halena

New member
סדר בשאלה ה1

כוחות ואן דר ואלס הם כוחות בין מולק'. הם מתחליקם לשלוש קטגוריות - דיפול דיפול - כמו אצל HCl , כאשר ישנו קיטוב קבוע. כוחות דיספרסיה - קיימים בין מולק' לא מקוטבות תמידית, אלא רגעית, כמו בברום. קשרי מימן - כוחות שקיימים במולק' בהם מימן מקושר לחמצן, חנקן או פלואור ועקב ההבדל הגדול באלקטרושליליות שלהם לשל מימן (העובדה שהם מקבלי אלקטרונים טובים ומימן תורם אלקטרונים טוב), נוצרים קיטובים שמאפשרים קשרים בין מולק', מזכיר מאוד כוחות דיפול-דיפול. קשרי המימן חזקים ביחס לכוחות ואן דר ואלס, בהשוואה לכח קוולנטי, קשרי המימן רק עשירית מחוזקם. דיפול דיפול הם הבאים בתור והכי חשים הם כוחות הדיספרסיה. כוחות טרנסיטורים מתארים אוסילציה של ענני אלקטרונים. דמייני קפיץ, שבשתי ידיים מכווצים ומותחים, חזור חלילה. אפשר להסתכל כך על מולק' ברום. שני הגרעינם מתקרבים ומתרחקים אחד מהשני בויברציות, נקרא גם אוסילציות. לא רק הגרעינים עושים את האוסילציה, אלא כל ענני האלקטרונים הגדולםי שלהם , גם הם עוברים את הויברציה והתנועה המתמדת הזו . אם מולק' מורכבת מאטומים מספיק גדולים , עם ענני אלקטרונים מספיק גדולים (ברום גדול פי 5 מחנקן...) אז הויברציות התמידות האלה יכולים לגרור לויברציתו מתואמות במולק' שליד. על צד מקטוב שלילית רגעית, יגרור אחריו משיכה של צד מקוטב חיובית, כך ששתי מולק' יבצעו אוסילציה זמנית, אבל בסנכרון ובתיאום בים שתיהן. כוחות הדיפול פה הם זמניים בהחלט, אבל מסונכרנים בין המולק' עם הזמן ויוצרים כוחות חזקים. כוחות אלה נקראים גם כוחות לונדון , וכוחות לונדון נחשבים כחלשים מקשרי מימן, אבל אם ישנו ענן אלקטרונים גדול , כמו מולק' ברום , הכוחות שנוצרים באוסילציה מתוזמנת יכולים להשפיע כך שהם יהיו חזקים כמו כוחות קבועים. יותר אלקטרונים במולק' משמע חוזר איזון גדול יותר באלקטרונים במולק', משמע כוחות לונדון חזקים יותר.
 
עוד ניסיון לעזור

אני מניח שהשפה הגבוהה של Halena קצת הרתיעה, למרות שהוא צודק בדבריו אני אנסה להסביר במושגים שמסבירים בתיכון בנושאים האלה. כוחות ו.ד.ו = כוחות בין מולקולריים שנוצרים עקב קוטביות (=דיפול) רגעית או קבועה בין מולקולות. מה שמכתיב את עוצמת הקשר הוא מס' גורמים: 1. גודל ענן אלקטרוני - ככל שלמולקולה(ות) ענן אלקטרונים גדול יותר, כך יהיו כוחות ו.ד.ו חזקים יותר. והסיבה: מאחר וקיימת הסתברות גבוהה יותר להימצאות דו קוטב רגעי במולקולה. ולמה צריך את ה"דו-קוטב רגעי" בכלל ואיך בדיוק הוא מחזק את הקשר ? פשוט. מטענים חשמליים הפוכים נמשכים. ולכן כאשר נוצרים דו-קטבים רגעיים (=שני קטבים. חיובי ושלילי) הם נמשכים אחד לשני (~כמו דבק שכל כמה זמן מישהו מסיר אותו - ולמה מסיר אותו? תקראי את 2 ) וכמובן שהקשר מתחזק ומתייצב. שימי לב שהדו-קטבים האלה לא קבועים, אלא נוצרים ו"נהרסים" כל פעם, כך שבממוצע "מרגישים" שזה לא בדיוק הקשר הכי חזק שיכולנו לחשוב עליו.(ושוב, הפניה ל-2) כמובן שלא באמת מישהו מורח או מסיר דבקים.. אלא מדובר בהסתברות של האלקטרונים להמצא במיקום מסויים. הם כל הזמן נעים, ובזמן מסויים יש יותר אלקטרונים באזור א' מאשר באזור ב' ולכן באזור עם הרבה אלקטרונים נוצר מטען חלקי שלילי, ולהיפך. * לפעמים במקום לספור מס' אלקטרונים, אפשר להסתכל פשוט על המסה המולרית, מסה מולרית גבוהה תעיד על מס' אלקטרונים רב יותר \ ענן אלקטרונים גדול יותר. 2. קוטביות - כאשר במולקולות מתקיים דו-קוטב קבוע כוחות ו.ד.ו ביניהן יהיו חזקים יותר מאשר אם הדו-קוטב היה רגעי בלבד. למה? כי דו-קוטב קבוע הוא; קבוע. כלומר, אם נחזור לאנלוגיה של הדבק - עכשיו אף אחד לא "מסיר את הדבק".. כלומר הוא תמיד שם ותורם לחוזק וליציבות של ה"מבנה". 3. שטח-פנים של המולקולה(ות) - ככל שפני השטח של מולקולות גדול יותר כך קשרי ו.ד.ו ביניהן חזקים יותר, כלומר אם יש כל מיני "סיעופים" למולקולה סביר להניח שזה יפגע בחוזק הקשרים הבין מולקולריים. ואפשר להמחיש את זה בצורה הבאה: מה יהיה קל יותר להדבקה ו"יתפוס" חזק יותר ? שני לוחות עץ שטוחים, או לוח עץ לכדורגל ? שוב "מרגישים" (אני מקווה) שהתשובה היא שני לוחות עץ מכיוון ששטח הפנים שלהם גדול יותר. (כוחות אלה מתחלקים לעוד כמה תתי-כוחות שעליהם הסביר Halena אבל אני לא חושב שמדברים על זה בתיכון) ועכשיו נעלה דרגה אחת בסולם החוזק של הקשרים הבין מולקולריים ונדבר על קשרי מימן, שהם פשוט מקרה פרטי של קשרי ו.ד.ו חזקים במיוחד. אני לא אפרט הרבה, אלא אתן את הלינק הזה שבו כבר פירטתי על קשרי מימן. ולגבי השאלות שלך. שאלה 1: בין מולקולות האמוניה קיימים קשרי ו.ד.ו קוטביים וגם קשרי מימן. בין מולקולות הברום קיימים רק קשרי ו.ד.ו לא קוטביים. עכשיו - שימי לב! א-ו-מ-ר-י-ם לך שטמפ' הרתיחה של ברום גבוהה מזו של אמוניה. בלי יותר מדי חשיבה ומאמץ, ישר אפשר להבין שאם טמפ' הרתיחה גבוהה יותר (זאת עובדה, אין מה לשבור את הראש ולהתווכח) סימן ש..... הקשרים הבין מולקולריים בברום, בדיוק אותם קשרים שקובעים כמה אנרגיה נצטרך להשקיע כדי להעביר את החומר מנוזל לגז - חזקים יותר !!! עד כאן לא חשבנו יותר מדי... אלא הסקנו מסקנה די מתבקשת ! אם היו אומרים לך ששני לוחות עץ של דני דבוקים חזק יותר משני לוחות עץ של משה, ושואלים אותך למה , הדבר הראשון שהיית אומרת: "כנראה שהדבק של דני חזק יותר משל משה". בדיוק אותו דבר כאן. עכשיו, כדי להסביר את זה - פה כבר צריך לחשוב. בהתבסס על מה שאמרתי למעלה - לברום טמפ' רתיחה גבוהה יותר מכיוון שכנראה שגודל הענן האלקטרוני שלו כה גדול שכוחות ו.ד.ו שנוצרים בין המולוקולות שלו חזקים אפילו יותר מהכוחות הבין מולקולריים שנוצרים באמוניה (ו.ד.ו וקשרי מימן). כלומר הכל יחסי. שאלה 2: לפרופנול ולאצטון מסיסות טובה במים כי הם יוצרים קשרי מימן עם המים הודות לקבוצת OH- שיש להם. אבל גם לפנול יש קבוצת OH- , אז למה הוא לא מסיס טוב במים ? לפנול יש טבעת בנזן גדולה שיוצרת "איזור קשיח" ובעצם מהווה את רוב הנפח של המולקולה ויוצרת סוג של מגן בפני מולוקולות המים. הקבוצה OH- פחות זמינה עבור מולקולת המים - בגלל טבעת הבנזן. בהצלחה מצורפת תמונה של פנול, בשביל ההמחשה.
 

עלם77

New member
שאלה

האמת שלא קראתי את כל התשובות הארוכות , רק ריפרפתי... אבל לא ראיתי שום התייחסות שלכם למשקל המולרי הגבוה של מולקולות הברום ביחס למולקולת האמוניה. ברור שגם זה פקטור שמעלה את נקודת הרתיחה של המולקולות. (למיטב הבנתי זה פקטור נוסף שמשפיע בניפרד מכוחות וד"ו).
 
תשובה

כי ריפרפת
" * לפעמים במקום לספור מס' אלקטרונים, אפשר להסתכל פשוט על המסה המולרית, מסה מולרית גבוהה תעיד על מס' אלקטרונים רב יותר \ ענן אלקטרונים גדול יותר. " וזהו לא פקטור נוסף בניפרד מכוחות ו.ד.ו , אלא פקטור עיקרי שגורם לחיזוק כוחות ו.ד.ו. ( ואם לדייק אז לא המשקל המולרי אחראי לכך, אלא מס' האלקטרונים. ואפשר להניח בצדק שמשקל מולרי מעיד על מס' אלקטרונים גדול יותר).
 

Halena

New member
זהו שאם היית קורא...

ולא מרפרף היית רואה שאנחנו מתייחסים לנקודה הזו, לא בקטע של משקל מולק' אלא בקטע של השפעות גודל ענן האלקטרונים.
 

עלם77

New member
אז כן הבנתי

אתם מתייחסים למסה המולרית רק בהקשר של כוחות ו.ד.ו. השאלה היא האם המסה המולרית כשלעצמה. היא לא פקטור ניפרד? האם ברמה הזו של המולקולה הבודדת כח המשיכה G לא משחק שום תפקיד?
 

טינקי24

New member
תודה לשניכם על התשובות!

הבנתי את כל ההסברים,מחר בוחן,מקווה להצלחה!:)
 
למעלה