ما هي القوى البين جزيئية

القوى البين جزيئية هي كهرباء بطبيعتها ؛ أي تنشأ من ذلك التفاعل بين الأنواع سواء الموجبة والسالبة الشحنة.
وتمثلها الروابط التساهمية والأيونية ، كما ان التفاعلات بين تلك الجزيئات عبارة عن مجموع كل من المكونات الجذابة والمُنفِعة.
اما التفاعلات الكهروستاتيكية فتتراجع بسرعة مع زيادة المسافة بين تلك الجزيئات ، ومع التفاعلات بين الجزيئات هي الأكثر أهمية لتلك المواد الصلبة اوالسوائل ، حيث تكون الجزيئات قريبة لبعضها البعض.
وعن اهمية التفاعلات الغازية فهي تحدث عند الضغوط العالية جدًا ، وحيث تكون مسؤولة عن تلك الانحرافات المرصودة عن قانون الغاز المثالي وعند الضغوط العالية.

مقارنة بين انواع التفاعلات البين جزيئية

هناك ثلاثة أنواع من التفاعلات بين الجزيئات، كما ان هناك نوعان إضافيان من التفاعلات الكهروستاتيكية التي تعرف بأنها : التفاعلات الأيونيةوالتي هي مسؤولة عن الترابط الأيوني ، وايضا التفاعلات الأيونية ثنائية القطب التي تحدث فقط عندما تذوب المواد الأيونية في مادة قطبية والتي تمثلها الماء. وغالبًا ما يتم وصف أول اثنين بشكل جماعي بأنهما “قوات فان دير فال”
هذه الترتيبات الاكثر استقرارًا من تلك الترتيبات والتي يكون فيها طرفان موجبان أو طرفان سلبيان متجاورين .
ومن ثم فإن تفاعلات ثنائي القطب مع ثنائي القطب ، هي تفاعلات القوى بين الجزيئات ، وفي حين أن تلك الموجودة في هي تفاعلات جزيئية ومثيرة للاشمئزاز. وذلك لأن الجزيئات في السائل تتحرك بحرية وباستمرار ، والجزيئات دائمًا ما تتعرض لتفاعلات ثنائية القطب – ثنائية القطب جذابة ومثيرة للاشمئزاز في وقت واحد.
اما التفاعلات الجذابة هي تلك التفاعلات المهيمنة في المتوسط العام،وذلك نظرا للجزء الصغير في ثنائي القطب والذي ينتهي بشحنة الالكترون .
فإن تفاعلات ثنائي القطب مع ثنائي القطب هي أضعف بكثير من التفاعلات بين الايونين ، في كل منها له تلك الشحنة ولا تقل عن ± 1 ، أو بين ثنائي القطب والايون ، وحيث يكون لأحد الأنواع شحنة موجبة أو تلك السالبة وتكون كاملة على الأقل.

انخفاض تفاعل ثنائيات القطب

ان انخفاض الذي يحدث بين ثنائيات الاقطاب هو تفاعل جذاب اضافة على ذلك ، نذكر ان الطاقة الجاذبة بين الايونات

متناسبة مع 1 / r ، حيث ان “r “تعبر عن تلك المسافة بين تلك الأيونات. ومضاعفة المسافة (r → 2r) تقلل من الطاقة الجذابة وذلك بمقدار النصف. وفي المقابل ، يحدث ان تتناسب طاقة التفاعل بين ثنائيات الأقطاب مع( 1 / r3 ، ).

ولهذا فان مضاعفة المسافة بين ثنائيات الأقطاب هي ما يقلل من قوة التفاعل حوالي بمقدار 23 أو 8 أضعاف.

وهكذا فإن مادة مثل حمض الهيدروكلوريك ، هي التي ترتبط جزئيًا ببعضها البعض وذلك عن طريق التفاعلات ثنائية القطب مع ثنائية القطب ، وهي غاز عند درجة حرارة الغرفة عند ضغط 1 ضغط جوي.

كتلة تفاعلات “interionic “

وعلى العكس من ذلك ، فإن كلوريد الصوديوم ، والذي يتم تجميعه معًا عن طريق التفاعلات “interionic “، وهي مادة صلبة عالية في نقطة الانصهار. وضمن سلسلة من المركبات ذات الكتلة المولية والمماثلة ، وتزداد تلك القوة التفاعلية بين الجزيئات مع زيادة عزم مع ثنائي القطب للجزيئات.

مثال المعطيات : مركبات.

والطلب: ترتيب زيادة نقاط الغليان.

الاستراتيجية: هي المقارنة بين الكتل المولية وأقطاب المركبات.

اما المركبات ذات الكتل هي المولية الأعلى والتي تكون القطبية فيها عند أعلى نقاط الغليان.

طريقة الحل:

ان المركبات الثلاثة تحتوي على نفس الكتلة المولية (58-60 جم / مول) بالشكل الاساسي
اذا وجب لنا أن ننظر إلى الاختلافات في القطبية من اجل التنبؤ بقوة التفاعلات بين الجزيئات ثنائي القطب مع ثنائي القطب وبالتالي نقاط الغليان في المركبات.
يحتوي المركب الأول على “2-methylpropane” وعلى روابط C-H فقط ، وهي ايضا ليست قطبية جدًا لأن C و H ولهما نفس السالب الكهربية.
اذا يجب أن يكون لها ما يسمى “عزم ثنائي القطب” على ان يكون صغير جدًا “ولكن ليس صفريًا في نفس الوقت” ونقطة الغليان منخفضة جدًا.
اما إيثيل ميثيل إيثر له هيكل مشابه لـ H2O ؛ فيحتوي على رابطتين قطبيتين هم C-O منفردتين وموجهتين بزاوية 109 درجة تقريبًا مع بعضهما البعض ،
اما عن روابط C-H غير القطبية نسبيًا. ولذلك ان النتيجةفي تلك المرحلة تكون ان ” ثنائيات أقطاب الرابطة C و O تقوم بتعزيز بعضها البعض جزئيًا وتوليد عزمًا من ثنائي القطب ومهمًا يجب أن يعطي نقطة الغليان وتكون عالية بشكل معتدل. فيحتوي الأسيتون على رابطة قطبية C = O مزدوجة موجهة عند حوالي 120 درجة وإلى مجموعتين من الميثيل مع روابط C-H غير قطبية.
وهنا يحدث الاتي يكون ثنائي أقطاب الرابطة C – O ويتوافق مع ثنائي القطب الجزيئي ، والذي وجب عنه أن ينتج ” عزم ثنائي القطب” ولكن كبير نسبيًا ونقطة غليان له عالية.

نقاط الغليان وترتيبها في التفاعلات

مثال :ميثيل بروبان <إيثيل ميثيل إيثر <أسيتون على توافق مع هذه النتيجة بشكل جيدً ومع البيانات الفعلية:
اما methylpropane تعتبر هي نقطة الغليان عند مايساوي = −11.7 درجة مئوية .
اما عن العزم ثنائي القطب فهو (μ) = 0.13 D .
ميثيل إيثيل إيثر ، وعن نقطة الغليان فتساوي = 7.4 درجة مئوية و μ = 1.17 د .
الأسيتون ، يساوي في نقطة الغليان = 56.1 درجة مئوية و μ = 2.88 درجة مئوية.

هناك بعض اخر من تفاعلات مثل اليود والنفتالين و المواد الصلبة. وحتى الغازات النبيلة يمكن ان يتم تسييلها أو ترسيخها في درجات حرارة منخفضة أو مع ضغوط عالية أو كليهما[1].

خصائص القوى البين جزيئية

من خصائص السوائل انها وسيطة بين كل من خصائص الغازات اوالمواد الصلبة ، ولكنها تعتبر أكثر تشابهًا مع ما يسمى المواد الصلبة كما تعددت

انواع القوى الجزيئية

.
اما القوى الجزيئية فتعتبر القوى داخل الجزيئية ، مثل ما يسمى الروابط التساهمية وهي التي تربط الذرات معًا في تلك الجزيئات والأيونات والتي هي متعددة الذرات ، كما ان القوى بين الجزيئات تحافظ على تلك الجزيئات معًا في سائل أو صلب. اما مكونات القوى بين الجزيئات بشكل عام هي أضعف بكثير من تلك الروابط التساهميةوهنا يحدث ما يسمى

قوى التجاذب بين الجزيئات

.

يتطلب الأمر مثلا حوالي 927 كيلو جول من اجل التغلب على القوى داخل الجزيئية اوكسر كل من روابط O – H في 1 مول من الماء .
يتطلب هذا الامر حوالي 41 كيلو جول فقط من اجل التغلب على عوامل الجذب بين الجزيئات وتحويل 1 مول من الماء السائل إلى بخار ماء عند 100 درجة .

متغيرات القوى البين جزيئية

بالرغم من كون القيم منخفضة الا ان تلك القوى بين الجزيئات في الماء السائل تعتبر هي من بين أقوى تلك القوى المعروفة كما ان الاختلاف الكبير في قوى بين الجزيئات وداخل تلك الجزيئات ، فإن بعض المتغيرات بين الحالات الصلبة اوالسائلة اوالغازية دائما تحدث تقريبًا لـ المواد الجزيئية وذلك دون كسر الروابط التساهمية.
تعتبر خصائص تلك السوائل هي الوسيطة بين خصائص الغازات والمواد الصلبة ، ولكن هي أكثر تشابهًا مع المواد الصلبة.
كما تحدد القوى بين الجزيئات ما يعرف بخصائص الكتلة وهي مثل نقاط انصهار المواد الصلبة ونقاط غليان السوائل.
اى غليان السوائل عندما يكون للجزيئات بعض الطاقة الحرارية وتعتبر كافية من اجل التغلب على قوى الجذب بين الجزيئات والتي تربطها ببعضها البعض ،
اما عن تشكل فقاعات من البخار داخل السائل فيحدث من اذابة المواد الصلبة فعندما تكتسب الجزيئات طاقة حرارية كافية تقوم بالتغلب على القوى بين الجزيئات والتي تحبسها في مكانها مع المادة الصلبة.