קוטביות (כימיה) מולקולות קוטביות ודוגמאות

ה קוטביות כימית הוא מאפיין המאופיין בהפצה הטרוגנית ניכרת של צפיפויות אלקטרוניות במולקולה. במבנה שלה, אם כן, יש אזורים טעונים שלילי (δ-), ואחרים חיובי חיובי (δ +), יצירת רגע dipolar.

רגע הדיפול (μ) של הקישור הוא צורה של ביטוי לקוטביות של מולקולה. הוא מיוצג בדרך כלל כווקטור שמקורו בעומס (+) וקצהו ממוקם בעומס (-), אם כי חלק מהכימיקלים מייצגים אותו בצורה הפוכה.

בתמונה העליונה מפת הפוטנציאל האלקטרוסטטי למים, H₂O. האזור אדמדם (אטום חמצן) מתאים אחד של צפיפות אלקטרונית גדולה יותר, ובנוסף ניתן לראות כי הוא בולט על אזורים כחולים (אטומי מימן).

מאז ההפצה של צפיפות אלקטרונית זו הוא הטרוגני, הוא אמר כי יש מוט חיובי שלילי. בגלל זה אנחנו מדברים על "קוטביות" כימית, ולרגע דיפולרי.

אינדקס

• רגע דיפולרי אחד
  • 1.1 אסימטריה במולקולת המים
• 2 מולקולות קוטביות
• 3 דוגמאות
  • 3.1 SO2
  • 3.2 CHCl3
  • 3.3 HF
  • 3.4 NH3
  • 3.5 מקרומולקולות עם הטרואטומים
• 4 הפניות

רגע דו - קוטבי

רגע דיפול μ מוגדר על ידי המשוואה הבאה:

μ δ ·ד

כאשר δ הוא המטען החשמלי של כל עמוד, חיובי (+ δ) או שלילי (-δ), ו ד  הוא המרחק ביניהם.

רגע הדיפול מתבטא בדרך כלל ב- Debye, המיוצג על ידי הסמל D. מד קולומב שווה 2,998 · 10²⁹ ד.

הערך של רגע הדיפול של הקשר בין שני אטומים שונים, הוא ביחס להפרש האלקטרונים של האטומים המהווים את הקישור.

עבור מולקולה להיות קוטבית זה לא מספיק להיות הקישורים הקוטב במבנה שלה, אבל זה חייב להיות גם גיאומטריה אסימטרי; באופן כזה, כי הוא מונע את הרגעים דו קוטבית מלהבטל אחד את השני וקטורית.

אסימטריה במולקולת המים

למולקולת המים יש שתי קשרי O-H. הגיאומטריה של המולקולה זוויתית, כלומר, עם צורת "V"; כך הרגעים דיפול של הקשרים אינם מבטלים זה את זה, אבל הסכום של אותם מתרחש מצביע על אטום חמצן.

מפה פוטנציאלית אלקטרוסטטית עבור H₂או לשקף את זה.

אם המולקולה הזוויתית H-O-H נצפית, עלולה להתעורר השאלה הבאה: האם זה באמת אסימטרי? אם נצמד ציר דמיוני דרך אטום החמצן, המולקולה תחולק לשני חצאי שווים: H-O | O-H.

אבל זה לא ככה אם הציר הדמיוני אופקי. כאשר ציר זה מחלק את המולקולה שוב לשני חצאי, יהיה לה אטום החמצן בצד אחד, ומצד שני שני אטומי המימן.

כבר עכשיו סימטריה לכאורה של H₂או שהוא חדל להתקיים, ולכן נחשב למולקולה א-סימטרית.

מולקולות קוטביות

מולקולות הקוטב חייבות לעמוד בשורה של מאפיינים, כגון:

-התפלגות המטענים החשמליים במבנה המולקולרי היא אסימטרית.

-הם בדרך כלל מסיסים במים. הסיבה לכך היא כי מולקולות קוטב יכול אינטראקציה על ידי דיפול dipole כוחות, שבו המים מאופיינת על ידי רגע גדול dipole.

בנוסף, קבועה הדיאלקטרי גבוה מאוד (78.5), המאפשר לה לשמור על עלויות חשמל נפרדות המגבירות את מסיסותו.

-באופן כללי, למולקולות הקוטב יש נקודות רותחות והתכה גבוהות.

כוחות אלה מיוצרים על ידי דיפול דיפול אינטראקציה, כוחות פיזור של לונדון ויצירת גשרים מימן.

-בשל המטען החשמלי, מולקולות הקוטב יכולות לנהל חשמל.

דוגמאות

לכן₂

דו תחמוצת הגופרית (SO)₂). החמצן יש electronegativity של 3.44, בעוד electronegativity של הגופרית הוא 2.58. לכן, חמצן יותר electronegative מאשר גופרית. ישנם שני קשרים S = O, O שיש תשלום δ- ו- S תשלום δ+.

בהיותה מולקולה זוויתית עם S ב קודקוד, שני רגעים דו קוטבית מכוונים באותו כיוון; ובגלל זה, הם מסתכמים, מה שהופך את מולקולת SO₂ להיות קוטבית.

CHCl₃

כלורופורם (HCCL)₃). יש קישור C-H ​​ושלושה C-Cl קישורים.

Electronegativity של C הוא 2.55, ואת electronegativity של H הוא 2.2. לכן, פחמן הוא electronegative יותר מאשר מימן; ולכן, רגע הדיפול יכוון מ- H (δ +) ל- C (δ-): C^δ--ח^δ+.

במקרה של C-Cl אג"ח, C יש electronegativity של 2.55, בעוד CL יש electronegativity של 3.16. וקטור דיפול או רגע דיפול מכוונת מ C ל Cl בשלוש C אג"ח ^δ+-Cl ^δ-.

לאחר אזור עניים של אלקטרונים, סביב אטום המימן, ואזור עשירים באלקטרון המורכב משלושת אטומי הכלור, CHCl₃ זה נחשב מולקולה קוטבית.

HF

מימן פלואוריד יש אג"ח H-F יחיד. Electronegativity של H הוא 2.22 ו electronegativity של F הוא 3.98. לכן, פלואור מסתיים עם צפיפות האלקטרונים הגבוהה ביותר, והקשר בין שני האטומים מתואר בצורה הטובה ביותר: H^δ+-F^δ-.

NH₃

אמוניה (NH)₃) יש שלושה N-H אג"ח. Electronegativity של N הוא 3.06 ו electronegativity של H הוא 2.22. בשלושת הקישורים, הצפיפות האלקטרונית מכוונת כלפי חנקן, להיות אפילו גדול יותר על ידי נוכחות של זוג אלקטרונים חופשיים.

מולקולת NH₃ זה tetrahedral, עם האטום של N כובש את הקודקוד. שלושת רגעי הדיפול, המתאימים לקשרי ה- N-H, מכוונים באותו כיוון. בהם, δ- ממוקם N, ו δ + ב H. לפיכך, הקישורים הם: N^δ--ח^δ+.

אלה רגעים dipolar, אסימטריה של המולקולה, ואת זוג חינם של אלקטרונים על חנקן, להפוך את אמוניה מולקולה קוטבית מאוד.

מקרומולקולות עם הטרואטומים

כאשר המולקולות גדולות מאוד, אין זה מדויק עוד לסווג אותן כמשניות או קוטביות בפני עצמן. הסיבה לכך היא כי ייתכן שיש חלקים של המבנה שלה עם שני אפולריים (הידרופובי) ו קוטבי (הידרופילית) מאפיינים.

אלו סוגים של תרכובות ידועים כמו amphiphiles או amphipathic. בגלל החלק אפולרי יכול להיחשב עניים באלקטרונים ביחס לחלק הקוטב, יש נוכחי הקוטביות במבנה, ואת תרכובות amphiphilic נחשבים תרכובות קוטביות.

זה יכול להיות צפוי באופן כללי כי מקרומולקולה עם heteroatoms יש רגעים dipole, ועם זאת, קוטביות כימית.

הטרואטומים נתפסים כאלו השונים מאלו המרכיבים את השלד של המבנה. לדוגמה, שלד הפחמן הוא החשוב ביותר מבחינה ביולוגית, והאטום שבו הוא יוצר פחמן (בנוסף למימן), נקרא אטום הטרו..

הפניות

1. ויטן, דייוויס, פק & סטנלי. (2008). כימיה (8th ed.). למידה CNGAGE.
2. פרופ 'קרישנן. (2007). תרכובות פולאריות ולא פולריות. מכללת קהילת סנט לואיס. מקור: users.stlcc.edu
3. מורמסון, סרם. (14 במרץ 2018). כיצד להסביר קוטביות - -. Scinencing. מקור: sciencing.com
4. הלמנשטיין, אן מארי, Ph.D. (5 בדצמבר 2018). פולאר בונד הגדרה ודוגמאות (פולאר קוולנטי בונד). מקור: Thinkco.com
5. ויקיפדיה. (2019). קוטביות כימית. מקור: en.wikipedia.org
6. קווימיטוב (2012). קשר קוולנטי: קוטביות הקשר בין קוטביות לקוטביות. מקור: quimitube.com