نیروهای بین مولکولی: پیوندهای ضعیف، اثرات قوی
نیروهای بین مولکولی (Intermolecular Forces یا IMFs) نیروهای فیزیکی هستند که بین مولکول‌ها عمل می‌کنند. این نیروها را نباید با نیروهای درون مولکولی اشتباه گرفت که اتم‌ها را در یک مولکول واحد کنار هم نگه می‌دارند. تفاوت کلیدی این است که نیروهای بین مولکولی به مراتب ضعیف‌تر از نیروهای درون مولکولی هستند.
نکات کلیدی نیروهای بین مولکولی:- نیروهای بین مولکولی بین مولکول‌ها اثر می‌گذارند، در حالی که نیروهای درون مولکولی در داخل مولکول‌ها عمل می‌کنند.
- قدرت نیروهای بین مولکولی از نیروهای درون مولکولی کمتر است.
- از جمله انواع نیروهای بین مولکولی می‌توان به نیروی لاندن (پراکندگی)، برهم‌کنش دوقطبی-دوقطبی، برهم‌کنش یون-دوقطبی و نیروهای واندروالس اشاره کرد.
مولکول‌ها چگونه با هم تعامل دارند؟
نیروهای بین مولکولی، نحوه تعامل مولکول‌ها با یکدیگر را تعیین می‌کنند. قدرت یا ضعف این نیروها، حالت فیزیکی یک ماده (جامد، مایع، گاز) و برخی از خواص شیمیایی آن (مانند نقطه ذوب و ساختار) را مشخص می‌کند.
سه نوع اصلی از نیروهای بین مولکولی وجود دارد: نیروی لاندن (پراکندگی)، برهم‌کنش دوقطبی-دوقطبی و برهم‌کنش یون-دوقطبی. در ادامه، هر یک از این نیروها را با مثال بررسی خواهیم کرد.
نیروی لاندن (پراکندگی)
نیروی لاندن که با نام‌های نیروی پراکندگی، نیروی دوقطبی لحظه‌ای یا نیروی دوقطبی القایی نیز شناخته میشود، ضعیف‌ترین نوع نیروی بین مولکولی است. این نیرو بین مولکول‌های غیرقطبی عمل می‌کند.
نیروی لاندن ناشی از جاذبه بین الکترون‌های یک مولکول و هسته مولکول دیگر، و دافعه بین الکترون‌های دو مولکول است. این جاذبه و دافعه باعث ایجاد دوقطبی‌های لحظه‌ای در مولکول‌ها میشود.
مثال: برهم‌کنش بین دو گروه متیل (-CH3) نمونه‌ای از نیروی لاندن است.
مثال: مثال دیگر، برهم‌کنش بین مولکول‌های گاز نیتروژن (N2) و گاز اکسیژن (O2) است. الکترون‌های اتم‌ها نه تنها به هسته اتم خود جذب می‌شوند، بلکه به پروتون‌های هسته اتم دیگر نیز جذب می‌شوند.
برهم‌کنش دوقطبی-دوقطبی
برهم‌کنش دوقطبی-دوقطبی زمانی رخ می‌دهد که دو مولکول قطبی به هم نزدیک شوند. بخش دارای بار مثبت یک مولکول به بخش دارای بار منفی مولکول دیگر جذب میشود. از آنجا که بسیاری از مولکول‌ها قطبی هستند، این یک نیروی بین مولکولی رایج است.
مثال: برهم‌کنش بین دو مولکول دی‌اکسید گوگرد (SO2) یک مثال از برهم‌کنش دوقطبی-دوقطبی است. در این حالت، اتم گوگرد یک مولکول به اتم‌های اکسیژن مولکول دیگر جذب میشود.
مثال: پیوند هیدروژنی یک مثال خاص از برهم‌کنش دوقطبی-دوقطبی است که همیشه شامل هیدروژن میشود. اتم هیدروژن یک مولکول به یک اتم الکترونگاتیو در مولکول دیگر، مانند اتم اکسیژن در آب، جذب میشود.
برهم‌کنش یون-دوقطبی
برهم‌کنش یون-دوقطبی زمانی رخ می‌دهد که یک یون با یک مولکول قطبی مواجه شود. در این حالت، بار یون تعیین می‌کند که کدام قسمت از مولکول جذب و کدام قسمت دفع میشود. یک کاتیون (یون مثبت) به قسمت منفی مولکول جذب و از قسمت مثبت آن دفع میشود. یک آنیون (یون منفی) به قسمت مثبت مولکول جذب و از قسمت منفی آن دفع میشود.
مثال: برهم‌کنش بین یون Na+ و آب (H2O) نمونه‌ای از برهم‌کنش یون-دوقطبی است. در این مثال، یون سدیم به اتم اکسیژن جذب میشود، در حالی که از اتم‌های هیدروژن دفع میشود.
نیروهای واندروالس
نیروهای واندروالس به برهم‌کنش بین اتم‌ها یا مولکول‌های بدون بار گفته میشود. از این نیروها برای توضیح جاذبه عمومی بین اجسام، جذب فیزیکی گازها و انسجام فازهای متراکم استفاده میشود. نیروهای واندروالس هم نیروهای بین مولکولی و هم برخی از نیروهای درون مولکولی مانند برهم‌کنش کیزوم، نیروی دبای و نیروی لاندن (پراکندگی) را در بر می‌گیرند.
- شیمی
- علم
