Plik polaryzacja chemiczna jest to właściwość charakteryzująca się występowaniem wyraźnego niejednorodnego rozkładu gęstości elektronów w cząsteczce. W jego strukturze znajdują się zatem obszary naładowane ujemnie (δ-), a inne dodatnio naładowane (δ +), generujące moment dipolowy.
Moment dipolowy wiązania (µ) jest sposobem wyrażania polarności cząsteczki. Zwykle jest przedstawiany jako wektor, którego początek znajduje się w ładunku (+), a jego koniec znajduje się w ładunku (-), chociaż niektórzy chemicy przedstawiają to odwrotnie.
Górny obraz przedstawia mapę potencjału elektrostatycznego wody, H.dwaO. Czerwonawy obszar (atom tlenu) odpowiada obszarowi o największej gęstości elektronowej i można również zauważyć, że wyróżnia się on na niebieskich obszarach (atomach wodoru).
Ponieważ rozkład tej gęstości elektronów jest niejednorodny, mówi się, że istnieje biegun dodatni i ujemny. Dlatego mówi się o „polarności” chemicznej i momencie dipolowym.
Indeks artykułów
Moment dipolowy µ jest określony następującym równaniem:
µ = δre
Gdzie δ jest ładunkiem elektrycznym każdego bieguna, dodatnim (+ δ) lub ujemnym (-δ) i re to odległość między nimi.
Moment dipolowy jest zwykle wyrażany w debye, reprezentowany przez symbol D. Jeden kulomb · metr równa się 2,998 · 1029 re.
Wartość momentu dipolowego wiązania między dwoma różnymi atomami zależy od różnicy elektroujemności atomów tworzących wiązanie..
Aby cząsteczka była polarna, nie wystarczy mieć w swojej strukturze wiązań polarnych, ale musi też mieć asymetryczną geometrię; w taki sposób, że zapobiega eliminowaniu się wektorów siebie przez momenty dipolowe.
Cząsteczka wody ma dwa wiązania O-H. Geometria cząsteczki jest kanciasta, to znaczy ma kształt litery „V”; tak więc momenty dipolowe wiązań nie znoszą się nawzajem, ale ich suma jest wytwarzana w kierunku atomu tlenu.
Mapa potencjału elektrostatycznego dla H.dwaAlbo odzwierciedlaj to.
Jeśli obserwuje się kanciastą cząsteczkę H-O-H, może pojawić się następujące pytanie: czy naprawdę jest asymetryczna? Jeśli wyimaginowana oś zostanie narysowana przez atom tlenu, cząsteczka podzieli się na dwie równe połowy: H-O | O-H.
Ale tak nie jest, jeśli wyimaginowana oś jest pozioma. Kiedy ta oś ponownie podzieli cząsteczkę na dwie połowy, będziemy mieć atom tlenu po jednej stronie i dwa atomy wodoru po drugiej..
Z tego powodu pozorna symetria H.dwaLub przestaje istnieć i dlatego jest uważany za asymetryczną cząsteczkę.
Cząsteczki polarne muszą spełniać szereg cech, takich jak:
-Rozkład ładunków elektrycznych w strukturze molekularnej jest asymetryczny.
-Zwykle są rozpuszczalne w wodzie. Dzieje się tak, ponieważ cząsteczki polarne mogą oddziaływać siłami dipolowo-dipolowymi, gdzie woda charakteryzuje się dużym momentem dipolowym.
Ponadto jego stała dielektryczna jest bardzo wysoka (78,5), co pozwala na oddzielenie ładunków elektrycznych, zwiększając rozpuszczalność..
-Ogólnie rzecz biorąc, cząsteczki polarne mają wysokie temperatury wrzenia i topnienia.
Siły te są tworzone przez oddziaływanie dipol-dipol, siły dyspersyjne Londynu i tworzenie wiązań wodorowych..
-Ze względu na swój ładunek elektryczny cząsteczki polarne mogą przewodzić prąd.
Dwutlenek siarki (SOdwa). Tlen ma elektroujemność 3,44, podczas gdy elektroujemność siarki wynosi 2,58. Dlatego tlen jest bardziej elektroujemny niż siarka. Istnieją dwa wiązania S = O, przy czym O ma ładunek δ-, a S - δ+.
Ponieważ jest to cząsteczka kątowa z S na wierzchołku, dwa momenty dipolowe są zorientowane w tym samym kierunku; i dlatego sumują się, tworząc cząsteczkę SOdwa bądź polarny.
Chloroform (HCCl3). Jest jedno wiązanie C-H i trzy wiązania C-Cl.
Elektroujemność C wynosi 2,55, a elektroujemność H 2,2. Zatem węgiel jest bardziej elektroujemny niż wodór; i dlatego moment dipolowy będzie zorientowany od H (δ +) do C (δ-): Cδ--H.δ+.
W przypadku wiązań C-Cl, C ma elektroujemność 2,55, podczas gdy Cl ma elektroujemność 3,16. Wektor dipolowy lub moment dipolowy jest zorientowany od C do Cl w trzech wiązaniach C. δ+-Cl δ-.
Ponieważ wokół atomu wodoru znajduje się obszar ubogi w elektrony, a obszar bogaty w elektrony składa się z trzech atomów chloru, CHCl3 jest uważany za cząsteczkę polarną.
Fluorowodór ma tylko jedno wiązanie H-F. Elektroujemność H wynosi 2,22, a elektroujemność F 3,98. Dlatego fluor ma najwyższą gęstość elektronową, a wiązanie między obydwoma atomami najlepiej opisać jako: Hδ+-faδ-.
Amoniak (NH3) ma trzy wiązania N-H. Elektroujemność N wynosi 3,06, a elektroujemność H 2,22. We wszystkich trzech wiązaniach gęstość elektronów jest zorientowana na azot i jest jeszcze wyższa ze względu na obecność pary wolnych elektronów.
Cząsteczka NH3 jest czworościenny, z atomem N zajmującym wierzchołek. Trzy momenty dipolowe odpowiadające wiązaniom N-H są zorientowane w tym samym kierunku. W nich δ- znajduje się w N, a δ + w H. Tak więc wiązania to: Nδ--H.δ+.
Te momenty dipolowe, asymetria cząsteczki i wolna para elektronów na azocie sprawiają, że amoniak jest wysoce polarną cząsteczką..
Gdy cząsteczki są bardzo duże, nie ma już pewności, aby klasyfikować je jako niepolarne lub niepolarne. Dzieje się tak, ponieważ mogą istnieć części jego struktury o właściwościach zarówno niepolarnych (hydrofobowych), jak i polarnych (hydrofilowych)..
Tego typu związki są znane jako amfifile lub amfipatyki. Ponieważ część niepolarną można uznać za ubogą w elektrony w stosunku do części polarnej, w strukturze występuje polarność, a związki amfifilowe są uważane za związki polarne..
Można ogólnie oczekiwać, że makrocząsteczka z heteroatomami będzie miała momenty dipolowe, a zatem chemiczną polarność..
Pod pojęciem heteroatomów rozumie się te, które różnią się od tych, które tworzą szkielet struktury. Na przykład szkielet węglowy jest biologicznie najważniejszy ze wszystkich, a atom, z którym węgiel tworzy wiązanie (oprócz wodoru) nazywany jest heteroatomem..
Jeszcze bez komentarzy