אינטראקציות ואן דר ואלס

בדף זה, נלמד, נתרגל ונבחן על 3 תת נושאים:
1. קוטביות קבועה וקוטביות רגעית.
2. אנטראקציות ואן דר ואלס
3. גורמים המשפיעים על חוזק אנטראקציות ואן דר ואלס

מה זה קוטביות קבועה וקוטביות רגעית?

קוטביות קבועה של מולקולה היא קוטביות הנובעת מסכום קוטביות הקשרים שונה מאפס. ניתן לסמו אותה כשני קטבים בעלי מטענים חלקיים הפוכים באזורים שונים של המולקולה. קוטביות קבועה לא משתנה עם הזמן. נקרא למולקולות בעלות קוטביות קבועה מולקולות קוטביות או דו-קטבים.

קוטביות רגעית

קוטביות רגעית היא קוטביות הנובעת מהצטופפות אקראית של אלקטרונים באזור מסוים של מולקולה לרגע קצר ביותר. 
כתוצאה מכך נוצר מטען שלילי לרגע קצר מאוד באזור ההצטופפות האלקטרונים ומטען חיובי באזור אחר שבו יש חוסר באלקטרונים.

בסרטון תוכלו לצפות באנימציה על המושגים הנ”ל כולל הסבר.

לסרטון המלא נא להירשם לאחד הקורסים בקישור הבא: אפשרויות מנוי

לבחן המלא נא להירשם לאחד הקורסים בקישור הבא: אפשרויות מנוי

מהן אינטראקציות ואן דר ואלס?

אינטראקציות ואן דר ואלס הם כוחות משיכה בין מולקולריים הנובעים ממשיכה חשמלית בין דו קטבים. 
נבדיל בין משיכה בין דו קטבים קבועים ומשיכה בין דו קטבים רגעיים.

משיכה דו-קוטב – דו קוטב היא משיכה בין הקטבים ההפוכים של מולקולות קוטביות.

משיכה דו-קוטב מושרה – דו קוטב מושרה היא משיכה בין דו קוטב רגעי במולקולה אחת המשרה דו קוטב רגעי במולקולה שכנה.

בסרטון נסביר את אינטראקציות ואן דר ואלס בעזרת אנימציה

נניח קוטב רגעי שלילי במולקולה אחת. קוטב זה יכול לדחות את האלקטרונים של מולקולה שכנה שהתקרבה בדיוק באותו רגע ובכך משרה קוטב חיובי באזור שהאלקטרונים פינו. שני הקטבים ההפוכים מושכים זה את זה וכך נוצר כוח המשיכה מסוג דו-קוטב מושרה – דו קוטב מושרה.

דו קטבים מסוג זה נוצרים ונעלמים במהירות עצומה ולכן כל הזמן יש משיכה מסוג זה בין מולקולות

משיכה בין מולקולות קוטביות (דו קוטב-דו קוטב)

משיכה בין דו קטבים רגעים
(דו קוטב מושרה – דו קוטב מושרה)

לסרטון המלא נא להירשם לאחד הקורסים בקישור הבא: אפשרויות מנוי

לבחן המלא נא להירשם לאחד הקורסים בקישור הבא: אפשרויות מנוי

מהם הגורמים המשפיעים על חוזק אינטראקציות ואן דר ואלס?

ניתן למנות שלושה גורמים: 

  • גודל ענן האלקטרונים
  • קוטביות קבועה
  • שטח פנים למגע בין המולקולות

גודל ענן האלקטרונים: ככל שגודל ענן האלקטרונים במולקולה גדול יותר, גדל הסיכוי להיווצרות דו-קטבים רגעיים ליחידת זמן ולכן יותר דוק קטבים רגעים ישפיעו על המולקולות השכנות וכוח המשיכה יגדל.

קוטביות קבועה של המולקולה: ככל שלמולקולה קוטביות קבועה גדולה יותר, כוח המשיכה יגדל מכיוון שלרוב, המטענים החלקיים של הדו-קוטב יגדל ועל פי חוק קולון כוח המשיכה בין הדו קטבים יגדל.

שטח פנים למגע בין המולקולות: ככל ששטח פנים למגע בין המולקולות יגדל, מספר הדו קטבים הרגעיים היעלים במשיכה בין המולקולות (דו קטבים קרובים אחד לשני) יגדל ולכן כוח המשיכה יגדל.

באופן כללי , גורם שטח הפנים למגע הוא חלש ביחס לשני הגורמים האחרים ולכן מתייחסים אליו כאשר שאר הגורמים זהים (איזומרים) או דומים מאוד (חומצות שומן בעלות גודל דומה).
אם נרצה להשוות בין קוטביות קבועה לגודל ענן האלקטרונים הכלל הוא שכאשר גודל הענן גדול מ-50 אלקטרונים, כוחות המשיכה מדו קטבים רגעיים חזקים מכוחות המשיכה מדו קטבים קבועים. כמובן שיש יוצאי מן הכלל ולכן בדרך כלל נתייחס בשאלות לערכים ניסיוניים של נקודת רתיחה או מסיסות הנתונים בשאלה ולא נתבקש לנבא את סדר הערכים עצמם. 
בסרטון נסביר את שלושת הגורמים ונציג דוגמאות עם השוואת נקודת הרתיחה של חומרים שונים המבוססת על גרומים אלה.

בסרטון פתרון מודרך, נראה תשובה לשתי שאלות מסוג זה (הגישה למנויי “כסף” ומעלה”):

  1. השוואה בין נקודות הרתיחה של פחמן שלוש מימני חד כלורי: CH3Cl  ופחמן שלוש מימני חד ברומי: CH3Br 
  2. השוואה בין נקודות הרתיחה של בוטאן:CH3CH2CH2CH  ואצטון: CH3COCH3
סרטון על הגורמים המשפיעים על חוזק אינטראקציות ואן דר ואלס

לסרטון המלא נא להירשם לאחד הקורסים בקישור הבא: אפשרויות מנוי

פתרון מודרך על השוואת נקודות רתיחה של חומרים עם אנטראקציות ואן דר ואלס בלבד

לסרטון המלא נא להירשם לאחד הקורסים בקישור הבא: אפשרויות מנוי

לבחן המלא נא להירשם לאחד הקורסים בקישור הבא: אפשרויות מנוי

תרגול

1. להלן נתונות הנוסחאות של מספר תרכובות. לאילו מן התרכובות יש קוטביות קבועה זניחה ולאילו יש קוטביות קבועה לא זניחה? נמקו את תשובתכם

            i.              ii.                iii.            iv.           v.        
        C2H6     CH3CH2OH    CH3CHNH2CH3    CH3COOH    CH3CHCH2
         אתאן        אתנול       איזופרופיל אמין     חומצה אתאנוית           פרופ̤ן

א. קוטביות קבועה זניחה:  i, iii, v  קוטביות קבועה לא זניחה: ii, iv
ב. קוטביות קבועה זניחה:  i, iii     קוטביות קבועה לא זניחה: ii, iv, v
ג. קוטביות קבועה זניחה:  iii       קוטביות קבועה לא זניחה: ii, iv, v , i
ד. קוטביות קבועה זניחה:  i, v      קוטביות קבועה לא זניחה: iii, iv , ii

לתרגול המלא הכולל 8 שאלות, נא להירשם באחד הקורסים בקישור הבא: אפשרויות מנוי

 

דוגמה לטבלת ניתוח גורמים המשפיעים על אינטרקציות ואן דר ואלס

נוסחת
מבנה
נוסחה
מולקולרית
גודל ענן
האלקטרונים
קוטביות קבועהשטח פנים
למגע
נקודת
הרתיחה (C ° )
CCl477
CHCl361

    

assignment_turned_in Registrations
No Registration form is selected.
Please login to view this page.
Please login to view this page.
Please login to view this page.