Àwọn Agbára Àárín Mọ́lẹ́kùùlù: Ibi Hó, Ìfúnpá Èéfín àti Ìtúká

Ìfàmọ́ra láàrin àwọn mọ́lẹ́kùùlù, kì í ṣe àwọn ìsopọ̀ inú wọn

Àwọn ìsopọ̀ kófálẹ́ǹtì ń mú àwọn átọ̀mù mọ́lẹ́kùùlù kan dúró papọ̀. Àwọn agbára àárín mọ́lẹ́kùùlù (IMFs) jẹ́ àwọn ìfàmọ́ra tó lágbára díẹ̀ láàrin àwọn mọ́lẹ́kùùlù yàtọ̀, àwọn ni a gbọ́dọ̀ borí nígbà tí omi bá hó tàbí ohun líle bá yọ́. Nígbà tí omi bá hó, gáàsì tí ó ń ṣẹ̀dá ṣì jẹ́ ti mọ́lẹ́kùùlù H₂O; kò sí ìsopọ̀ O–H tó ń fọ́. Ìfàmọ́ra láàrin àwọn mọ́lẹ́kùùlù aládùúgbò nìkan ni a ń dà rú.

Nítorí pé àwọn agbára wọ̀nyí ń darí bí àwọn mọ́lẹ́kùùlù ṣe ń dì ara wọn mú, wọ́n ń darí àkójọ àwọn ànímọ́ ara papọ̀. IMF tó lágbára jù sábà túmọ̀ sí ibi hó tó ga jù, èntálpì ìgbéjáde èéfín tó ga jù, ìfúnpá èéfín tó kéré jù ní ìwọ̀n ooru kan, àti nígbà míràn ìlẹ̀mọ́ àti ìfúnpá ojú tó ga jù. Tí o bá lè tò IMFs ní ìtò, o sábà lè tò gbogbo àwọn wọ̀nyí ní ẹ̀ẹ̀kan.

Àwọn agbára ìfọ́nká London nínú gbogbo nǹkan

Àwọn agbára ìfọ́nká wà nítorí ìpín ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù ń yípadà. Ní ìṣẹ́jú-àáyá èyíkéyìí, àwọn ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù inú mọ́lẹ́kùùlù lè ní ìyàtọ̀ díẹ̀, tí ó ń dá ìpòlù fún ìgbà díẹ̀ tó ń fa ìpòlù tó bá a mu nínú aládùúgbò. Àwọn méjèèjì ń fà ara wọn fún ìgbà kúkúrú, àpẹẹrẹ náà sì ń tún ṣẹlẹ̀ káàkiri gbogbo omi náà. Gbogbo átọ̀mù àti mọ́lẹ́kùùlù ń ní àwọn agbára ìfọ́nká, bóyá ó ní ìpòlù tàbí kò ní.

Agbára àwọn agbára ìfọ́nká sinmi lórí ìṣeéṣètò ìpòlù, tó túmọ̀ sí bí ìkùukùu ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù ṣe rọrùn láti yí ìrísí padà. Àwọn mọ́lẹ́kùùlù tó tóbi jù tó ní ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù púpọ̀ ṣeé ṣètò ìpòlù jù, nítorí náà àwọn agbára ìfọ́nká sábà máa ń pọ̀ sí i pẹ̀lú ìwúwo mọ́ọ̀lù nínú ìdílé àwọn agbo tó jọra. Ìrísí tún ṣe pàtàkì: àwọn mọ́lẹ́kùùlù gígùn, tí ó tàn jáde ní ojú tó pọ̀ jù tó kan àwọn aládùúgbò wọn ju àwọn tí wọ́n kéré tí wọ́n sì ní ẹ̀ka tó ní fọ́múlà kan náà lọ, nítorí náà wọ́n ń fa ara wọn lágbára jù.

Má ṣe fojú kéré ìfọ́nká. Nínú àwọn mọ́lẹ́kùùlù ńlá, ó sábà jẹ́ ìdásílẹ̀ tó tóbi jù sí àpapọ̀ ìfàmọ́ra, àní nígbà tí mọ́lẹ́kùùlù náà bá ní ìpòlù pẹ̀lú.

Àwọn ìfàmọ́ra dípòlù–dípòlù àti ìsopọ̀ hídírójìn

Àwọn mọ́lẹ́kùùlù tí ó ní ìpòlù ní àwọn ìpòlù tó dúró, nítorí náà nínú omi wọ́n ń yí ara wọn sí ìhà tí ìpẹ̀kun rere apá ti mọ́lẹ́kùùlù kan wà nítòsí ìpẹ̀kun òdì apá ti òmíràn. Ìfàmọ́ra dípòlù–dípòlù yìí ń fi kún àwọn agbára ìfọ́nká tó ń wà nígbà gbogbo. Pípinnu bóyá mọ́lẹ́kùùlù ní ìpòlù nílò àwọn ìpòlù ìsopọ̀ rẹ̀ àti ìrísí rẹ̀ méjèèjì.

Ìsopọ̀ hídírójìn jẹ́ ìfàmọ́ra dípòlù–dípòlù tó lágbára gan-an. Ó nílò átọ̀mù hídírójìn tí a so ní kófálẹ́ǹtì mọ́ náítírójìn, ọ́ksíjìn tàbí fluórìnì (olùfúnni) àti ìpéjú tí kò sopọ̀ lórí átọ̀mù N, O tàbí F tó wà nítòsí (olùgbà). Ìsopọ̀ N–H, O–H tàbí F–H tó ní ìpòlù gan-an fi átọ̀mù hídírójìn kékeré sílẹ̀ pẹ̀lú ẹrù iná rere apá ńlá tó lè sún mọ́ ìpéjú tí kò sopọ̀ olùgbà náà.

Mọ́lẹ́kùùlù kan lè jẹ́ olùgbà láì jẹ́ olùfúnni. Asítónì, (CH₃)₂CO, ní ìpéjú tí kò sopọ̀ lórí ọ́ksíjìn ṣùgbọ́n gbogbo hídírójìn rẹ̀ so mọ́ kábọ́nù, nítorí náà àwọn mọ́lẹ́kùùlù asítónì kò lè ṣe ìsopọ̀ hídírójìn pẹ̀lú ara wọn. Ṣùgbọ́n wọ́n lè gba àwọn ìsopọ̀ hídírójìn láti inú omi, èyí tó jẹ́ ọ̀kan nínú ìdí tí asítónì fi ń darapọ̀ mọ́ omi ní gbogbo ìwọ̀n.

Àwọn agbára íọ̀nù–dípòlù àti títú àwọn ohun líle íọ̀nù

Nígbà tí ohun líle íọ̀nù bá tú nínú omi, mọ́lẹ́kùùlù omi tí a yí sí i ń yí íọ̀nù kọ̀ọ̀kan ká: àwọn ìpẹ̀kun ọ́ksíjìn òdì apá dojú kọ àwọn kátáíọ̀nù, àwọn ìpẹ̀kun hídírójìn rere apá sì dojú kọ àwọn ánáíọ̀nù. Ìfàmọ́ra íọ̀nù–dípòlù yìí ń tú agbára tó tó jáde láti ṣe ìdọ́gba pẹ̀lú ọ̀pọ̀ agbára tí a nílò láti ya àwọn íọ̀nù kúrò nínú kristali. Ìfàmọ́ra náà lágbára jù fún àwọn íọ̀nù tó ní ẹrù iná tó ga jù àti ìwọ̀n kékeré.

Àwọn agbára íọ̀nù–dípòlù ṣàlàyé ìdí tí pọ́tásíọ́mù bírómáìdì fi ń tú ní irọ̀rùn nínú omi ṣùgbọ́n kò tú rárá nínú hẹ́ksànì, tí kò ní ìpòlù láti fa àwọn íọ̀nù. Òfin gbogbogbò "irú kan ń tú irú rẹ̀" ń ṣe àkópọ̀ èyí: àwọn nǹkan ń tú dáadáa jù nínú àwọn ohun tí ń tu nǹkan tí àwọn agbára àárín mọ́lẹ́kùùlù wọn jọ ti ara wọn. Áyódínì, mọ́lẹ́kùùlù tí kò ní ìpòlù, ń tú dáadáa nínú hẹ́ksànì, níbi tí àwọn agbára ìfọ́nká láàrin ohun tí a tú dà àti ohun tí ń tu nǹkan ṣe jọ ti inú nǹkan mímọ́ kọ̀ọ̀kan.

Àpẹẹrẹ ìṣiṣẹ́: omi mẹ́ta tí ìwúwo mọ́ọ̀lù wọn fẹ́rẹ̀ẹ́ jọra

Tò bútànì (CH₃CH₂CH₂CH₃), asítónì ((CH₃)₂CO) àti 1-propanọ́lù (CH₃CH₂CH₂OH) ní ìtò ibi hó. Kọ́kọ́ fi àwọn ìwúwo mọ́ọ̀lù wé ara wọn, nípa lílo àwọn ìwúwo átọ̀mù àjọṣe IUPAC tí a ṣe àyè-yíyípo sí ibi ìdá mẹ́wàá méjì (H 1.01, C 12.01, O 16.00 g/mol). Bútànì, C₄H₁₀: 4(12.01) + 10(1.01) = 58.14 g/mol. Asítónì, C₃H₆O: 3(12.01) + 6(1.01) + 16.00 = 58.09 g/mol. 1-Propanọ́lù, C₃H₈O: 3(12.01) + 8(1.01) + 16.00 = 60.11 g/mol. Àwọn ìwúwo yàtọ̀ ní kéré ju 4%, nítorí náà àwọn agbára ìfọ́nká yẹ kí ó jọra, ìyàtọ̀ yóò sì wá láti ìpòlù.

Lẹ́yìn náà pín àwọn agbára sí ẹ̀ka. Bútànì ní ìsopọ̀ C–C àti C–H nìkan kò sì ní ìpòlù ní pàtàkì, nítorí náà ó ní àwọn agbára ìfọ́nká nìkan. Asítónì ní ìsopọ̀ C=O tó ní ìpòlù nínú ìṣètò onígun-mẹ́ta pẹrẹsẹ tí kò fagilé, nítorí náà ó ń fi àwọn agbára dípòlù–dípòlù kún un, ṣùgbọ́n kò ní ìsopọ̀ O–H kò sì lè fúnni ní ìsopọ̀ hídírójìn. 1-Propanọ́lù ní ẹgbẹ́ O–H, nítorí náà ó ń fi ìsopọ̀ hídírójìn kún un. Ìṣirò tẹ́lẹ̀ ni bútànì < asítónì < 1-propanọ́lù.

NIST Chemistry WebBook ṣe àtòkọ ibi hó déédé nǹkan bí 273 K (0 °C) fún bútànì, 329.3 K (56.2 °C) fún asítónì àti 370.3 K (97.2 °C) fún 1-propanọ́lù, tí a yí padà pẹ̀lú T(°C) = T(K) − 273.15. Ìtò náà bá ìṣirò tẹ́lẹ̀ mu. Ìrò kan náà ń to ìfúnpá èéfín ní ìwọ̀n ooru yàrá ní ìtò òdìkejì: bútànì jẹ́ gáàsì ní 25 °C, asítónì ń gbẹ kíákíá, 1-propanọ́lù sì ń gbẹ díẹ̀díẹ̀.

Àpẹẹrẹ ìṣiṣẹ́: nígbà tí ìwọ̀n mọ́lẹ́kùùlù borí ìpòlù

Báyìí fi díẹ́tílì íítà ((C₂H₅)₂O), 1-bútánọ́lù (CH₃CH₂CH₂CH₂OH) àti hẹ́ksànì (C₆H₁₄) wé ara wọn. Díẹ́tílì íítà àti 1-bútánọ́lù jẹ́ áísómà, méjèèjì C₄H₁₀O: 4(12.01) + 10(1.01) + 16.00 = 74.14 g/mol. Hẹ́ksànì wúwo jù: 6(12.01) + 14(1.01) = 86.20 g/mol. Díẹ́tílì íítà ní ìpòlù ṣùgbọ́n kò ní ìsopọ̀ O–H, 1-bútánọ́lù lè ṣe ìsopọ̀ hídírójìn, hẹ́ksànì sì kò ní ìpòlù.

Láàrin àwọn ìsopọ̀ méjì, ìsopọ̀ hídírójìn ló ń pinnu: 1-bútánọ́lù yẹ kí ó hó ga ju díẹ́tílì íítà lọ gan-an. Hẹ́ksànì ni ọ̀ràn tó ń kọ́ni. Àríyànjiyàn ìpòlù nìkan yóò fi sí ìkẹyìn, ṣùgbọ́n hẹ́ksànì tóbi jù, ó ní ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù púpọ̀ sí i, ó sì jẹ́ ẹ̀wọ̀n gígùn, nítorí náà àwọn agbára ìfọ́nká rẹ̀ tóbi ju ìfọ́nká íítà pẹ̀lú ìfàmọ́ra dípòlù–dípòlù rẹ̀ tó lágbára díẹ̀.

Àwọn iye NIST jẹ́rìí èyí: díẹ́tílì íítà 307.7 K (34.6 °C), hẹ́ksànì 341.9 K (68.8 °C) àti 1-bútánọ́lù 390.6 K (nǹkan bí 117 °C). Ẹ̀kọ́ náà ni pé àwọn ìfiwéra ìpòlù ṣeé gbára lé jù láàrin àwọn mọ́lẹ́kùùlù tí ìwọ̀n wọn jọra. Nígbà tí ìwọ̀n bá yàtọ̀ púpọ̀, gbé ìfọ́nká yẹ̀ wò ní àkọ́kọ́ lẹ́yìn náà béèrè bóyá ìpòlù tàbí ìsopọ̀ hídírójìn lágbára tó láti borí rẹ̀. Ìtúká náà tẹ̀lé àwọn agbára: hẹ́ksànì kò tú nínú omi ní pàtàkì, nígbà tí 1-bútánọ́lù, tó lè ṣe ìsopọ̀ hídírójìn pẹ̀lú omi, ń tú ní apá kan.

Àwọn àṣìṣe láti yẹra fún nígbà fífi àwọn agbára àárín mọ́lẹ́kùùlù wé ara wọn

Kí o tó tò ní ìtò, ṣe àtòkọ gbogbo agbára tí nǹkan kọ̀ọ̀kan ní dípò èyí tó lágbára jù nìkan, kí o sì kíyèsí àwọn ìwúwo mọ́ọ̀lù. Èyí dènà àṣìṣe tó wọ́pọ̀ jù, tó jẹ́ fífi àwọn orúkọ bíi "ní ìpòlù" àti "kò ní ìpòlù" nìkan wé ara wọn nígbà tí a fojú fo ìwọ̀n.

Àwọn àṣìṣe tó wà nísàlẹ̀ yìí ń hàn léraléra nínú àwọn àlàyé ibi hó àti ìtúká.

• Sísọ pé híhó ń fọ́ àwọn ìsopọ̀ kófálẹ́ǹtì. Híhó ń ya àwọn mọ́lẹ́kùùlù sọ́tọ̀; àwọn mọ́lẹ́kùùlù náà ń dúró ní odindi.
• Sísọ pé ìsopọ̀ hídírójìn wà fún mọ́lẹ́kùùlù èyíkéyìí tó ní hídírójìn. Hídírójìn gbọ́dọ̀ so mọ́ N, O tàbí F.
• Kíka àwọn nǹkan tí kò ní ìpòlù sí aláìní àwọn agbára àárín mọ́lẹ́kùùlù. Gbogbo nǹkan ní àwọn agbára ìfọ́nká.
• Títò àwọn mọ́lẹ́kùùlù tí ìwọ̀n wọn yàtọ̀ gan-an nípa ìpòlù nìkan, bí àpẹẹrẹ hẹ́ksànì ṣe fi hàn.
• Yíyí ìtẹ̀sí ìfúnpá èéfín po. Àwọn IMF tó lágbára jù túmọ̀ sí ìfúnpá èéfín tó kéré jù àti ibi hó tó ga jù.
• Kíka "irú kan ń tú irú rẹ̀" bí òfin dípò ìlànà àmúlò. Ìtúká tún sinmi lórí ẹ́ntrọ́pì àti ìwọ̀n ooru.