Bölüm 13: Sıvılar, Katılar ve Moleküller Arası Kuvvetler

1. Genel Kimya Prensipleri ve Modern Uygulamaları Petrucci • Harwood • Herring 8. Baskı Bölüm 13: Sıvılar, Katılar ve Moleküller Arası Kuvvetler Doç. Dr. Ali ERDOĞMUŞ Kimya Bölümü, YTÜ İstanbul

2. İçindekiler 13-1Moleküller Arası Kuvvetler ve Sıvıların Bazı Özellikleri 13-2Sıvıların Buharlaşması: Buhar Basıncı 13-3Katıların Bazı Özellikleri 13-4Faz Diyagramları 13-5 Van der Waals Kuvvetleri 13-6 Hidrojen Bağı 13-7Moleküller Arası Kuvvetler Olarak Kimyasal Bağlar 13-8Kristal Yapılar 13-8İyonik Kristallerin Oluşumunda Enerji Değişimleri

3. 13-1 Moleküller Arası Kuvvetler ve Sıvıların Bazı Özellikleri • KohezyonKuvvetleri • Benzer moleküller arasındaki moleküller arası kuvvetlerdir. • AdhezyonKuvvetleri • Farklı moleküller arasındaki moleküller arası kuvvetlerdir. • Yüzey Gerilimi • Bir sıvının yüzey alanını arttırmak için gereken enerji ya da iştir. • Viskozite • Bir sıvının akmaya karşı gösterdiği dirençtir.

4. Moleküller Arası Kuvvetler Viskozitenin ölçülmesi

5. Moleküller Arası Kuvvetler Bir yüzeyin ıslanması Yüzey sınırı oluşumu Kılcallık etkisi

6. 13-2 Sıvıların Buharlaşması: Buhar Basıncı (a) Kapalı bir kaba önce sıvı konur. Önce sadece buharlaşma olur. (b) Yoğunlaşma başlar.buharlaşma hızı yoğunlaşma hızından büyüktür ve buhar haldeki moleküllerin sayısı artmaya devam eder. (c)Yoğunlaşma hızı buharlaşma hızına eşit olur. Buhar halindeki moleküllerin sayısı ve buharın yaptığı basınç sabit kalır.

7. Buharlaşma Entalpisi ΔHbuh = Hbuhar – Hsıvı = - ΔHyoğ

8. Kaynama Noktası Civalı manometre Sıvının buhar basıncı Pbuhar. Vsıvı’dan bağımsızdır Pbuhar, Vgaz‘dan bağımsızdır Pbuhar T’ye bağlıdır

9. 1 ln P = -A ( ) + B T ΔHbuh A = R Buhar Basıncı ve Kaynama Noktası

10. ΔHbuh P2 1 1 ln = - ( - ) P1 T1 T2 R 1 ln P = -A ( ) + B T Clausius-Clapeyron Denklemi

11. 13-3 Katıların Bazı Özellikleri Donma Noktası Erime Noktası ΔHerime(H2O) = +6.01 kJ/mol

12. Süblimleşme ΔHsüb = ΔHerime+ ΔHbuhar = -ΔHkırağılaşma

13. 13-4 Faz Diyagramları

14. Faz Diyagramları

15. Süperkritik Akışkanlar

16. Kritik Nokta

17. Kritik Sıcaklıklar ve Basınçlar

18. Suyun Faz Diyagramı

19. 13-5 Van der Waals Kuvvetleri • Anlık Dipoller • Belli bir anda elektronların bir atomun veya molekülün bir bölgesine yığılması olasılığı vardır. Elektronların böyle hareket etmesi, normal olarak apolar olan bir molekülün polarlaşmasına yol açar. Bir anlık dipol oluşur. Yani molekül geçici bir dipol momentine sahiptir. • İndüklenmiş Dipoller • Bu olaydan sonra komşu atom ya da moleküldeki elektronlar da yer değiştirerek dipol oluşturur. Bu bir indükleme olayıdır ve oluşan yeni dipole indüklenmiş dipol denir.

20. 13-5 Van der Waals Kuvvetleri • Dağılma veya London Kuvvetleri • Anlık ve indüklenmiş dipoller, moleküller arası çekim kuvvetleri oluşmasına yol açar. Buna biz anlık dipol-indüklenmiş dipol çekimi diyebiliriz, fakat yaygın olarak kullanılan adlar “dağılma kuvveti” ya da “London kuvveti”dir (1928’de Fritez London bu kuvvetleri açıklamak için bir kuram önermiştir). • Kutuplanabilirlik: Bir molekülün bir dipol tarafından indüklenme olayına “kutuplanabilirlik (polarlanabilirlik)” denir. Kutuplanabilirlik elektron sayısı ile artar; elektron sayısı da molekül kütlesi ile artar. Çekirdek tarafından daha az çekilirler ve molekülün kutuplanabilirliği artar. Kutuplanabilirlik arttıkça dağılma kuvvetleri arttığından, kovalent bileşiklerin erime ve kaynama noktaları molekül kütlesiyle artar.

21. İndüklenme • Bir balonun bir yüzey tarafından çekilmesi indüklenmenin çok bilinen bir örneğidir. Balon sürtünmeyle yüklenir ve yüklü balon yüzeyin zıt yükle yüklenmesine (indüklenmesine) yol açar.

22. Anlık ve İndüklenmiş Dipoller Normal durum Anlık durum İndüklenmiş dipol

23. Dipol Dipol Etkileşimleri

24. 13-6 Hidrojen Bağı

25. HF(g)’de Hidrojen Bağları

26. Su’da Hidrojen Bağları molekül çevresindebuzun kristal yapısı sıvı su

27. H-Bağının Etkilediği Diğer Özellikler

28. 13-7 Moleküller Arası Kuvvetler Olarak Kimyasal Bağlar Elmas Yapısı Grafit Lewis yapısı Kristal yapısı

29. Karbonun Diğer Allotropları Nanotüpler Küçük bir nanotüpün top-çubul modeli C60 molekülü Tek duvarlı nanotüpler paketi

30. İyonlar Arası Çekim Kuvvetleri

31. 13-8 Kristal Yapıları • Kübik Örgü

32. Kübik Kristal Sistemde Birim Hücreler

33. Sık İstiflenmiş Yapılar

34. Sık İstiflenmiş Hekzagonal (hsi) Kristal Yapı

35. Koordinasyon Sayısı

36. Atomların Birim Hücreler Arasında Paylaşılması

37. X-Işınlarının Bir Kristal Tarafından Kırınıma Uğratılması

38. Kristal Yapısının X-Işınları Kırınımıyla Belirlenmesi

39. Sezyum Klorür Birim Hücresi

40. Demirin Atom Çapının Belirlenmesi

41. Sodyum Klorür Birim Hücresi

42. Kristallerdeki Boşluklar Sekizyüzlü Bir Boşluğun Kesiti

43. Karmaşık Birim Hücreler

44. 13-9 İyonik Kristallerin Oluşumunda Enerji Değişimleri