Oriyentasiya (və ya dipol-dipol təsir) qüvvəsi.
Oriyentasiya
təsir qüvvəsi polyar molekullar arasında əmələ gəlir. Molekullar
öz ölçülərindən böyuk, başqa sözlə, bir neçə nanometr tərtibli
məsafədə bir-birini eyni adlı qütbləri ilə cəzb, müxtəlif adlı
qütbləri ilə isə dəf etdiyindən müxtəlif adlı qütbləri boyunca
oriyentasiya edirlər (şək.3.1, a). Bu zaman müxtəlif adlı
qütblərin qarşılıqlı cəzbetmə quvvəsi, bir-birindən aralı yerləşən
eyni adlı qütblər arasında meydana çıxan dəfetmə qüvvəsi ilə
qismən neytrallaşdığından molekullar arasında cəzbetmə qüv-
vəsi meydana çıxır. Bunun nəticəsi olaraq molekullar bir-birilə
az və ya çox dərəcədə əlaqələnmiş olur (şək.3.1, b).
Molekulların polyarlıq dərəcəsi nə qədər çox olarsa, oriyen-
tasiya qüvvəsi bir o qədər güclü olar. Temperatur molekulların
istilik hərəkətlərini gücləndirdiyindən onun artması oriyentasiya
qüvvəsinin zəifləməsinə səbəb olur.
Đnduksiya qüvvəsi.
Polyar molekullar arasında yaranan ori-
yentasiya qüvvəsi, yəni molekulların müxtəlif adlı qütblərinin
bir-birini cəzb, eyni adlı qütblərinin bir-birini dəf etməsi
113
molekulların ilkin dipolluğunun artmasına (şək. 3.2, c), polyar
molekulun qeyri-polyar molekulaya elektrostatik təsiri (3.2, a)
isə sonuncuda dipolluğun (şək. 3.2, b) meydana çıxmasına səbəb
olur. Molekulların elektrik sahələrinin qarşılıqlı təsiri nəticəsin-
də yaranan belə dipolluq induksiyalanmiş dipolluq adlanır.
a
+ – + –
b + – + – a + –
c + – + – b + – + –
Şəkil 3.1.Đki polyar molekulun Şəkil 3.2. Polyar və qeyri-polyar
qarşılıqlı təsir sxemi molekulun qarşılıqlı təsir sxemi
Đnduksiya qüvvəsi polyar molerkullar arasında oriyentasiya
qüvvəsi ilə yanaşı əlavə cəzbetmə qüvvəsinin, polyar və qeyri-
polyar molekullar arasında isə cazibə qüvvəsinin yaranmasına
səbəb olur. Đnduksiya qarşılıqlı təsir enerjisi molekulların pol-
yarlaşma qabiliyyətləri ilə düz mütənasibdir. Đnduksiya qüvvəsi
oriyentasion qüvvə ilə müqayisədə kifayət qədər zəifdir. Orien-
tasiya qüvvəsindən fərqli olaraq temperaturdan asılı deyildir.
Đnduksiya qüvvəsi oriyentasiya qüvvəsi ilə müqayisədə xeyli
zəif qüvvədir.
Dispersiya (London) qüvvəsi.
Oriyentasiya və dispersiya
qüvvələri polyar, polyar və qeyri-polyar molekullardan təşkil
olunmus sistemlərdə molekullararası ilişmə qüvvələrini izah
etməyə imkan verdiyi halda, təsirsiz qazların, H
2
, O
2
, N
2
, Cl
2
,
CH
4
, CO
2
və s. bu tipli qeyri-polyar molekullardan təşkil olun-
muş maddələrin maye və bərk hala keçməsini isə bu qüvvələr
əsasında izah etmək mümkün deyildir. Qeyri-polyar molekullar-
dan ibarət qazların maye və bərk halının mövcudluğu müəyyən
şəraitdə belə molekullar arasında cəzbetmə qüvvəsinin mövcud-
luğunu göstərir. Bu qüvvə dispersiya və ya bu quvvənin ilk dəfə
izahını irəli sürmüş F.Londonun (1873, Hollandiya) şərəfinə
–
+
114
–
+
–
+
olaraq london qüvvəsi adlanır. Elektronların nüvə ətrafında fasi-
ləsiz fırlanması və nüvələrin rəqsi hərəkətlərinin nəticəsi olaraq
atomlarda elektronların və nüvələrin yük mərkəzləri ani yerdə-
yişmələrə məruz qalır. Nəticədə molekullarda ani yaranan və ani
sönən polyarlıq və ya dipolluq meydana çıxır. Meydana çıxan
ani dipollar qonşu molekullarda induksiyalanmış ani dipolluğu
meydana çıxarir. Ani dipolların sinxron yaranması molekullar
arasında cazibə qüvvəsinin meydan çıxmasına səbəb olur
(şək.3.3).
+ – + –
Şəkil 3.3. Molekulların dispersia
təsiri sxemi
Dispersiya qarşılıqlı təsir enerjisi molekulların polyarlaşma
qabiliyyəti ilə düz, qarşılıqlı təsirdə olan hissəciklərin mərkəzlə-
ri arasındakı məsafə ilə tərs mütənasibdir. Qeyri-polyar molekul-
lar üçün dispersiya qüvvəsi vandervaals qüvvələri içərisində tə-
sir edən yeganə qüvvədir (cəd.3.1).
Vandervaals təsir enerjisi.
Vandervaals qüvvələrinin bütün
növləri qarşılıqlı təsirdə olan molekulların mərkəzləri arasındakı
məsafədən altıncı dərəcədə tərs mütənasibdir. Molekullar bir-bi-
rinə olduqca yaxın olduqda onlar arasında on ikinci dərəcədən
molekullararası məsafə ilə tərs mütənasib olan dəfetmə qüvvəsi
yaranır. Odur ki, vandervaals qarşılıqlı təsir enerjisinin yekun
qiyməti E
v
molekullararası məsafədən l
v
aşağıdakı asılılığa ma-
likdir:
E
v
=
12
6
v
v
l
b
l
a +
3.1
Burada a və b sabit kəmiyyətlərdir.
Cədvəl 3.1-dən görünür ki, Ar–Xe və HCl–HI sırası üzrə
molekulların ölçülərinin artması ilə onların polyarlaşma qabiliy-
yəti və dispersiya cazibə qüvvəsi artır. Yüksək polyarlığa malik
115
molekullardan ibarət sistemlərdə vandervaals qüvvələri içərisin-
də oriyentasiya qüvvələri əsas rol oynayır. Yekun vandervaals
təsir enerjisi 1-2 tərtib kimyəvi rabitə enerjisindən kiçikdir.
Cədvəl 3.1.Vandervaals qüvvələrinin ayrı-ayrı tərkib hissələrinin
molekullararası qarşılıqlı təsir enerjisində payı
Maddə
Dipol
momen-
ti,
µ
Polyar-
laşma
qab-ti,
M
3
. 10
30
Qarşılıqlı təsir enerjisi,
kC/mol
Qayna-
ma tem-
peraturu,
K
Ori-
yen-
tasiya
Đn-
duk-
siya
Dis
per-
siya
Ye-
kun
H
2
0
0,8
0
0
0,17
0,17
2,02
Ar
0
1,64
0
0
8,5
8,5
76
Xe
0
4,16
0
0
18,4
18,4
167
HCl
1,03
2,64
3,3
10
16,8
21,1
188
HBr
0,78
3,62
1,1
0,70
28,5
30,3
206
HĐ
0,38
5,42
0,6
0,3
60,6
61,5
238
NH
3
1,52
2,23
13,.3
1,5
14,7
29,5
239,6
Vandervaals təsirdə sistemin maksimum davamlılığına ca-
vab verən molekullararası tarazlıq məsafələri 0,4-0,5 nm təşkil
edir ki, bu da kimyəvi rabitənin uzunluğundan kifayət qədər
çoxdur.
Vandervaals qüvvələrı hesabına meydana çıxan molekulyar
qəfəsli maddələr olduqca çoxdur. Bunlara bərk oksigeni, azotu,
halogenlərı, hidrogen halogenidləri, karbon qazını, kükürdü və
bir çox üzvi maddələri misal göstərə bilərik. Molekulyar qəfəsli
kristal maddələrin fiziki xassələri vandervaals qüvvələri ilə xa-
rakterizə olunduğundan onlar aşağı ərimə və qaynama tem-
peraturları və az bərkliklə xarakterizə olunurlar.
Vandervaals radiusları.
Qeyd etdiyimiz kimi molekullar-
dan təşkil olunmuş maddələrin kondensləşmiş halı vandervaals
qüvvələri hesabına mümkün olur. Belə maddələrdə iki qoşa mo-
lekulun atomlarının nüvələri arasındakı məsafəni ölçməklə bu
atomların vandervaals radiuslarını müəyyən edirlər. Eyni tipli
116
molekullardan təşkil olunmuş maddələr üçün bu radius göstə-
rilən məsafənin yarısına bərabərdir. Aşağıda bir sıra elementlə-
rin vandervaals radiuslarının qiymətləri verilmşdir:
Element: N; P; As; Sb; F; Cl; Br; I; He;
Vander. rad.A
0
: 1,5; 1,9; 2,0; 2,2; 1,40; 1,80; 1,95; 2,15; 1,40;
Ne; Ar; Kr; Xe;
1,54; 1,92: 1,98 2,18
Elementlərin vandervaals radiusları onların kovalent radi-
usları ilə müqayisədə xeyli böyük olur. Məsələn, kristallik
bromun kovalent radiusu 1,15A
0
olduğu halda, vandervaals
radiusu 1,95 A
0
-ə bərabərdir.
3.2. HĐDROGEN RABĐTƏSĐ
Bir molekulun müsbət polyarlaşmış hidrogen atomu ilə di-
gər (və ya eyni) molekulun elektromənfi atomu (F, O, N, az
hallarda Cl və S) arasında yaranan rabitə hidrogen rabitəsi
adlanır.
Hidrogen rabitəsinin əmələ gəlməsi daxili elektron təbəqə-
sinə malik olmayan, çox kiçik ölçüyə malik müsbət polyarlaşmış
hidrogen atomunun səciyyəvi xassələri ilə əlaqədardır. Göstəri-
lən xassələrlə əlaqədar müsbət polyarlaşmış hidrogen atomu heç
bir müsbət yüklü hissəciyin (məsələn, Li
+
, Na
+
) yaxınlaşa bilmə-
diyi dərəcədə digər atomlara yaxınlaşma qabiliyyətinə malikdir.
Odur ki, hidrogen rabitəsinin əmələ gəlməsi prosesində müsbət
polyarlaşmış hidrogen atomu mənfi polyarlaşmış atomun elek-
tron buluduna daxil olaraq onunla donor-akseptor xarakterli ra-
bitə əmələ gətirir. Hidrogen rabitəsi adətən «...» və ya «---» şək-
lində gostərilir.
Qeyd etmək lazımdır ki, hidrogen rabitəsinin davamlılığının
artmasında oriyentasiya və dispersiya qüvvələri də müəyyən rol
oynayır.
117
Hidrogen rabitəsi molekullararası və molekuladaxili hid-
rogen rabitəsinə ayrılır.
Molekullararası hidrogen rabitəsı.
Hidrogen rabitəsi eyni
və habelə müxtəlif molekullar arasında əmələ gələ bilər. Belə
hidrogen rabitəsi molekullararası hidrogen rabitəsi adlanır.
Ümumi halda molekullararası hidrogen rabitəsini sxematik
olaraq aşağıdakı kimi göstərə bilərik:
A
H + A H → A H A H
A
H + B
H → A H B H
Məsələn, HF, H
2
O və HF molekulları arasında əmələ gələn
hidrogen rabitəsini sxematik olaraq aşağıdakı kimi təsvir edə
bilərik:
F H + F H → F H F H
H
H
F H + O F H O
H H
Molekuldaxili hidrogen rabitəsi.
Hidrogen rabitəsi eyni
molekul daxilində də əmələ gələ bilər. Misal olaraq o-nitrofenol
və salisil aldehidi molekullarında uyğun olaraq –OH və –NO
2
,
–COH və –OH qrupları arasında hidrogen rabitəsinin əmələ
gəlməsini təsvir edək:
··
·
··
→
···
δ
–
δ
+
δ
–
δ
+
δ
+
δ
–
δ
+
2δ
–
δ
+
δ
–
δ
+
δ
–
δ
+
δ
–
δ
+
δ
–
δ
+
··
·
118
…
…
O C
H O
O H
N O
O
o-nitrofenol salısil aldehidi
Molekuldaxili hidrogen rabitəsinə malik molekullar digər
molekullarla hidrogen rabitəsi əmələ gətirə bilməz. Odur ki, mo-
lekuldaxili hidrogen rabitəsınə malik birləşmələr assosiatlar
əmələ gətirmirlər, molekullararası rabitə əmələ gətirən izomer-
ləri ilə müqayisədə daha uçucu olmaqla yanaşı, aşağı özüllüyə,
ərimə və qaynama temperaturlarına malik olurlar.
Hidrogen rabitə enerjisi.
Hidrogen rabitə enerjisi kimyəvi
rabitə enerjisindən az, vandervaals qüvvələri enerjisindən isə ki-
fayət qədər böyükdür. Hidrogen rabitə enerjisi rabitədə iştirak
edən elementlərin elektromənfiliklərinin artması, ölçülərinin isə
azalması ilə artır. Odur ki, ən davamlı hidrogen rabitələri F, O
və N atomlarının iştirakı ilə əmələ gəlir. Bu elementlərin iştirakı
ilə yaranan hidrogen rabitə enerjiləri (kC/mol) aşağıdakı ardı-
cıllıqla dəyişir:
–H··· F (25-42) > – H···O (13-19) > – H···N (8-
21)
Xlorun elektromənfiliyinin yüksək olmasına baxmayaraq Cl
atomunun böyük ölçüyə malik olması ilə əlaqədar –H···Cl– ra-
bitəsi xeyli zəifdir. Hidrogen rabitə enerjisinin kimyəvi rabitə və
vandervaals qüvvələri enerjiləri arasında aralıq mövqe tutmasını
bu rabitələrin uzunluqlarından da aydın görmək olar. Məsələn,
(HF)
n
polimerində F–H rabitəsinin uzunluğu 0,092nm olduğu
halda, F...H rabitəsinin uzunluğu 0,14nm təşkil edir. Eləcə də
H
119
suda O–H rabitəsinin uzunluğu 0,096nm, O...H rabitəsinin uzun-
luğu isə 0,177nm təşkil edir.
Hidrogen rabitəsinin maddələrin xassələrinə təsiri.
Hid-
rogen rabitəsi nəticəsində molekullar bir-birilə əlaqələnərək po-
limer quruluşlu sistemləri, məsələn, (HF)
n
, dimerlərindən ibarət
karbon turşularının qapalı quruluşunu və ya buzda hər su mole-
kulu dörd hidrogen rabitəsi əmələ gətirməklə tetraedrik quruluş-
lu daha mürəkkəb konfiqurasiyaları və s. meydana çıxarır. Bu-
nunla əlaqədar olaraq hidrogen rabitəli maddələrin maye halında
molekullar assosiasiya etmiş şəklində olurlar, bərk halında isə
mürəkkəb kristal quruluşlar əmələ gətirirlər. Məsələn:
O – H...O
CH
3
– C C– CH
3
O... H - O
H H
O H H O
O
H O ... H H ... O
H H
Molekullararası hidrogen rabitəsinin əmələ gəlməsi maddə-
lərin xassələrinin əsaslı dərəcədə dəyişməsinə səbəb olur. Bu də-
yişiliklər özünü özəlliyin, dielektrik sabitinin, ərimə və qaynama
temperaturunun, ərimə və buxarlanma istiliklərinin yüksəlmə-
sində və s. göstərir. Məsələn, hidrogen ftorid, su, ammonyak
hidrogen rabitəsinin hesabına anomal yüksək ərimə və qaynama
temperaturlarına (şək.3.4) malik olurlar. Hidrogen rabitəsi həm-
çinin maddələrin kimyəvi xassələrinə də təsir göstərir.
120
Molekullararası hidrogen
rabitəsi suyun və buzun qurulu-
şunda mühüm rol oynayır. Su-
da molekulların tetraedrik asso-
siasiyalarından doğan nizamlı-
lıq məhəlli xarakter daşıdığı
halda, kristal maddə kimi buz-
da su molekullarının nizamlı
tetraedrik düzülüşü kristalı büt-
ün həcm boyu əhatə edərək şə-
bəkəli quruluş əmələ gətirir.Bu
quruluşda şəbəkənin boşluqla-
rının ölçüsü su molekulunun
ölçüsündən xeyli böyük olur.
Buz əridikdə hidrogen rabitə-
lərinin təxminən 10 faizi qırılır,
bu isə molekulların bir-birinə
daha da yaxınlaşmasına və bu-
nunla əlaqədar suyun xüsusi
çəkisinin buza nisbətən çox ol-
masına səbəb olur. Odur ki, buz suda batmır. Suyun maye halı
ancaq hidrogen rabitəsi hesabına mümkün olur. Əks təqdirdə su
adi şəraitdə qaz halında olub 100
0
C-də deyil, 80
0
C-də qaynamalı
idi. Suyun qaynama və ərimə temperaturunun onun analoqların-
dan (şək.3.4) kəskin fərqlənməsi hidrogen rabitəsi nəticəsində su
molekullarının assosiasiya edərək əmələ gətirdiyi (H
2
O)
n
aqre-
qatların orta molekul kütləsinin artması ilə bağlıdır.
Hidrogen rabitəsi həmçinin maddələrin kimyəvi xassələrinə
də təsir göstərir. Məsələn, xlorid turşusu qüvvətli turşu olduğu
halda, ftorid turşusu zəif turşudur. Bunun səbəbi HF-in hidrogen
rabitəsi hesabına HF
2
-
və digər daha mürəkkəb assosiatları əmələ
gətirməsidir.
Hidrogen rabitəsinin əhəmiyyəti.
Hidrogen rabitəsinin çox
böyük bioloji əhəmiyyəti vardır. Belə ki, məhz hidrogen rabitə-
t
qay.
0
S
3.4. Hidrogenin bəzi
birləşmələrinin qaynama
temperaturu
121
sinin hesabına su maye halındadır ki, bu da canlı aləmin möv-
cudluğunu şərtləndirən əsas amillərdən biridir. Əks təqdirdə
canlı aləm mövcud olmazdı. Hidrogen rabitəsi nəticəsində bu-
zun xüsusi çəkisinin suyun xüsusi çəkisindən az olması okean və
dənizlərdə, çaylarda və digər su hövzələrində canlı aləmin möv-
cudluğunu müdafiə edir.
Buzun xüsusi çəkisinin suyun xüsusi çəkisindən böyük ol-
masını qəbul etmiş olsaq okean və dənizlər aşağı temperturlarda
dibindən səthinə qədər buzlaşardı kı, bu da suda olan bütün can-
lıların məhvi ilə nəticələnərdi. Hidrogen rabitəsi nəinki suda,
eləcə də bir çox kristalhidratlarda, polimerlərdə, zülallarda, canlı
orqanizmlərdə özünü büruzə verir. Zülalların bir sıra xassələri
onlarda hidrogen rabitəsinın varlığı ilə əlaqədardır. Zülalların
spiralvari quruluşu spiralın ayrı-ayrı həlqələrinin hidrogen rabi-
təsi hesabına stabilləşməsi nəticəsində mövcud olur. Güman edi-
lir ki, hidrogen rabitəsı irsiyyətin mexanizmində əsas rol oyna-
yır. Yaddaşın təsiri molekulyar quruluşlarda məlumatların hidro-
gen rabitəsi hesabına saxlanılması ilə izah olunur.
3.3. KOMPLEKS BĐRLƏŞMƏLƏR
Kompleks birləşmələr.
Bir çox valentdoymuş birləşmələr
müəyyən şəraitdə öz aralarında qarşılıqlı təsirdə olaraq daha mü-
rəkkəb tərkibli birləşmələri əmələ gətirirlər. Məsələn:
Dostları ilə paylaş: |