Bu etkileşimler, bir molekül içindeki elektronların düzensiz
dağılımına bağlı olarak oluşur. Bu, nötral bir molekülde kısmi pozitif (+ δ) ve
kısmi negatif (-δ) yük doğmasına neden olur. Polar molekülleri kendilerini,
moleküllerin + δ kısmı molekülün -δ bölümüne yakın olacak şekilde
yönlendirirler, böylece moleküller arasında minimum itme ve maksimum çekme olur
(Şekil-1).
Şekil-1: Dipol-dipol etkileşim
Dipol-dipol etkileşimleri üç tipe ayrılabilir; iyon-dipol
kuvvetler, iyon-indüklenmiş dipol kuvvetler, hidrojen bağları (Şekil-2).
İyon-Dipol Kuvvetler,
polar bir molekül ile çevresindeki iyonlar arasındaki çekim kuvvetidir.
Örneğin, NaCl (polardır) suda çözündüğünde, Na+
iyonları ve Cl- iyonlarına ayrışır; Na+ ve suyun -δ
oksijen arasında varolan çekim kuvveti, iyon-dipol kuvvetidir; polar molekülün
su gibi polar bir çözücü içinde çözünmesi bu çekim gücünden dolayıdır.
İyon-İndüklenmiş
(uyarılmış) Dipol Kuvvetler, non-polar (polar olmayan) bir molekül ile
çevresinde bulunan bir iyon arasındaki çekim kuvvetine, iyonun neden olduğu
dipol kuvvetidir. Bu durumda, non-polar molekül üzerinde bulunan elektron
bulutunu çekebilir veya itebilir ve polar olmayan molekülün geçici bir dipol
haline gelmesine neden olabilir. Bu uyarılmış dipolün gücü, elektron bulutunun
ne kadar kolay bozulduğuna bağlıdır, yani molekül ne kadar büyük olursa, uyarılmış
dipol de o kadar güçlü olur.
Örneğin, hemoglobin, kırmızı kan hücrelerinde bulunan bir
proteindir ve fonksiyonu, oksijenlenmiş kanı vücudun çeşitli yerlerine
taşımaktır. Protein yapısının merkezinde bir Fe+2 iyonu vardır; bu
iyon, iyon-uyarımlı dipol kuvvetiyle O2'yi çeker. (Oksijen
elektronegatif bir atom olmasına rağmen, O2'de elektron çifti her
iki oksijen atomundan eşit bir çekime maruz kalır ve bu nedenle O2
üzerinde +δ ve - δ yük oluşmaz, molekül bir bütün olarak kutupsuzdur)
Hidrojen Bağları,
elekronegatif bir atomdaki boşta bulunan bir çift elektronla bir hidrjen atomu
arasındaki çekim kuvvetidir. (Elektronegatif atom, ortak elektron çifti kendine
doğru çekme eğiliminde olan kovalent bağlı atomlardır; hidrojen atomu, azot,
fluor veya oksijene kovralent bağlı -hidrojen bağıyla- bir hidrojen atomudur)
Azot, fluor ve oksijen hidrojenden daha elektronegatiftir, paylaşılan
elektron çiftlerini kendilerine doğru çekip bir -δ yük geliştirirken, hidrojen
atomunda +δ yük oluşur. Bu durumda moleküller, +δ hidrojen atomu,
elektronegatif atoma yakın olacak şekilde kendilerini yönlendirirler; boştaki
elektron çifti (elektronegatif atomda) ile +δ hidrojen atomu arasında gelişen bu
çekim kuvvetine hidrojen bağı denir.
Örneğin, suda bir su molekülünün elektronegatif oksijeni ile
başka bir su molekülünün +δ hidrojen atomu arasında bir hidrojen bağı bulunur.
Bunlar, suda en etkili moleküllerarası kuvvetlerdir. Amonyakta, bir amonyak
molekülünün azot elektronları ile başka bir amonyak molekülünün +δ hidrojen
atomu arasında bir hidrojen bağı bulunur. Burada, azot sadece bir boşta
elektron çiftine sahipken, oksijende iki boşta elektron çifti vardır; Bu
nedenle sudaki hidrojen bağının gücü amonyağa kıyasla çok daha fazladır.
Şekil-2: İyon-dipol kuvvetler,
iyon-indüklenmiş dipol kuvvetler, hidrojen
bağları
