מה הם כוחות דיפול dipole?



ה dipole dipole כוחות או כוחות Keesom הם אינטראקציות intermolecular הנוכחי במולקולות עם רגעים קבועים דיפול. זהו אחד כוחות ואן דר ואלס, ולמרות שהוא רחוק מלהיות החזק ביותר, הוא גורם מפתח המסביר את התכונות הפיסיקליות של תרכובות רבות.

המונח "דיפול" מתייחס במפורש לשני קטבים: אחד שלילי ואחד חיובי. לכן, אנו מדברים על מולקולות dipolar כאשר הם הגדירו אזורים של צפיפות אלקטרונית גבוהה ונמוכה, אשר אפשרי רק אם האלקטרונים "נודדים" מועדף כלפי אטומים מסוימים: electronegative.

התמונה העליונה ממחישה את האינטראקציות של דיפול-דיפול בין שתי מולקולות A-B עם רגעים קבועים של דיפול. כמו כן, ניתן לראות כיצד המולקולות מכוונות כך האינטראקציות הן יעילות. בדרך זו, האזור החיובי δ + מושך את האזור השלילי δ-.

על פי האמור לעיל, ניתן לציין כי סוג זה של אינטראקציות הן כיוונית (בניגוד אינטראקציות תשלום יונית תשלום). המולקולות בסביבתן מכוונות את מוטותיהן בצורה כזו, שלמרות שהן חלשות, סכום כל האינטראקציות הללו מעניק יציבות בין-מולקולארית גדולה למתחם.

התוצאה היא תרכובות (אורגני או אנאורגני) מסוגל ליצור אינטראקציות דיפול דיפול המציגים גבוה רותחים או נקודות ההיתוך.

אינדקס

  • רגע דיפולרי אחד
    • 1.1 סימטריה
    • 1.2 אסימטריה במולקולות לא ליניאריות
  • 2 אוריינטציות של דיפול
  • 3 אינטראקציות על ידי גשרי מימן
  • 4 הפניות

רגע דו - קוטבי

רגע הדיפול של מולקולה הוא גודל וקטור. במילים אחרות: זה תלוי בכיוון שבו יש שיפוע קוטביות. כיצד ומדוע נובע מעבר צבע זה? התשובה טמונה בקשרים ובאופי הפנימי של האטומים של היסודות.

לדוגמה, בתמונה העליונה A יותר electronegative מאשר B, כך בקישור A-B צפיפות האלקטרונים הגבוהה ביותר ממוקמת סביב A.

מצד שני, B "מוותר" ענן אלקטרונית שלה, ולכן, מוקף באזור כי הוא עני ב אלקטרונים. הבדל זה בין electronegativities בין A ו- B יוצר את שיפוע קוטביות.

מאחר שאזור אחד עשיר באלקטרונים (δ-) ואילו השני הוא עניים אלקטרונים (δ +), שני הקטבים מופיעים, אשר, בהתאם למרחקים ביניהם, מייצרים גדלים שונים של μ, אשר נקבע עבור כל מתחם.

סימטריה

אם למולקולה של תרכובת נתונה יש μ = 0, אז היא אמורה להיות מולקולה אפולארית (גם אם יש לה שיפוע קוטביות).

כדי להבין כיצד הסימטריה - ולכן, הגיאומטריה המולקולרית - משחקת תפקיד חשוב בפרמטר זה, יש צורך לשקול שוב את הקישור A-B.

בשל ההבדל של electronegativities שלהם, ישנם אזורים מוגדרים עשירים ועניים אלקטרונים.

מה אם הקישורים היו A-A או B-B? במולקולות אלה לא יהיה רגע דיפול, שכן שני האטומים מושכים אליהם באותו אופן האלקטרונים של הקשר (מאה אחוז קוולנטי).

כפי שניתן לראות בתמונה, לא במולקולת A-A ולא במולקולה B-B עשירים או אזורים עניים באלקטרון (אדום וכחול). כאן סוג אחר של כוחות אחראי לאחזקה משותפת2 ו- B2: אינטראקציות דיפול דיפול המושרה, הידוע גם בשם כוחות לונדון או כוחות פיזור.

להיפך, אם המולקולות היו מסוג AOA או BOB, היו דחייה בין הקטבים שלהם כי יש להם את אותם חיובים:

אזורי δ + של שני מולקולות BOB אינם מאפשרים אינטראקציה דיפול דיפול יעיל; אותו הדבר קורה עבור δ אזורים של שתי מולקולות AOA. כמו כן, שני זוגות של מולקולות יש μ = 0. מקדם הקוטביות O-A מבוטל באופן וקטורתי עם הקושר של הקשר A-O.

כתוצאה מכך, כוחות פיזור נכנסים לשחק זוג AOA ו BOB, בשל היעדר כיוון יעיל של dipoles..

אסימטריה במולקולות לא ליניאריות

המקרה הפשוט ביותר הוא זה של מולקולת CF4 (או הקלד CX4). כאן, C יש גיאומטריה מולקולרית tetrahedral ואת האזורים עשירים באלקטרון הם בקודקודים, במיוחד על אטומים electronegative של F.

שיפוע הקוטביות C-F מבוטל בכל אחד מהכיוונים של הטטרהדרון, מה שגורם לסכום הווקטורי של כל אלה להיות שווה 0.

לכן, למרות מרכז tetrahedron חיובי מאוד (δ +) ואת הקודקודים שלו מאוד שלילי (δ-), מולקולה זו לא יכולה ליצור אינטראקציות דיפול dipole עם מולקולות אחרות.

אוריינטציות של דיפולס

במקרה של מולקולות ליניאריות A-B, אלה מכוונים בצורה כזו שהם יוצרים אינטראקציות דיפול דיפול היעילה ביותר (כפי שניתן לראות בתמונה לעיל). האמור לעיל ישים באותו אופן עבור גיאומטריות מולקולריות אחרות; למשל, אלה זוויתיים במקרה של מולקולות NO2.

לפיכך, אינטראקציות אלה קובעות אם מורכב A-B הוא גז, נוזל או מוצק בטמפרטורת החדר.

במקרה של תרכובות א2 ו- B2 (אלה של אליפסה סגול), סביר מאוד שהם גזיים. עם זאת, אם האטומים שלהם הם מגושמים מאוד בקלות polarizable (אשר מגביר את הכוחות של לונדון), אז שני compounds עשוי להיות מוצק או נוזלי.

ככל שהאינטראקציות של דיפול-דיפול חזקות יותר, כך גדל הלכידות בין המולקולות; באותו אופן, נקודות ההיתוך וההרתחה של המתחם יהיו גבוהות יותר. הסיבה לכך היא טמפרטורות גבוהות יותר יש צורך "לשבור" את האינטראקציות האלה.

מצד שני, עלייה בטמפרטורה גורמת למולקולות לרטוט, לסובב ולעבור בתדירות גבוהה יותר. "תסיסה מולקולארית" זו פוגעת בכיוון האוריינטציות של הדיפולות, ולכן הכוחות הבין-מולקולריים של המתחם נחלשים.

אינטראקציות של גשרים מימן

בתמונה העליונה, חמש מולקולות מים מוצגות אינטראקציה עם קשרי מימן. זהו סוג מיוחד של אינטראקציות דיפול דיפול. אזור העניים באלקטרון נכבש על ידי H; ואת האזור עשירים אלקטרונים (δ-) הוא נכבש על ידי אטומים electronegative מאוד N, O ו- F.

כלומר, מולקולות בעלות אטומי N, O ו- F המקושרות ל- H יכולות ליצור קשרי מימן.

לפיכך, קשרי מימן הם O-H-O, N-H-N ו- F-H-F, O-H-N, N-H-O, וכו '. מולקולות אלה מציגות רגעי דיפול קבועים ועזים מאוד, אשר מכוונים אותם כראוי כדי "להפיק את המרב הגשרים האלה".

הם חלשים יותר מכל קשר קוולנטי או יוני. אמנם, סך כל קשרי המימן בשלב של תרכובת (מוצק, נוזלי או גזי) גורם לו להציג מאפיינים המגדירים אותו כייחודי.

כך, למשל, מים, שגשרי המימן שלהם אחראים לנקודת הרתיחה הגבוהה שלה, ובמצב הקרח הוא פחות צפוף מאשר מים נוזליים; הסיבה קרחונים צפים בים.

הפניות

  1. דיפול דיפולי כוחות. מאוחזר ב -30 במאי 2018, מ: chem.purdue.edu
  2. למידה ללא גבולות. כוח דיפול דיפול. אחזור ב -30 במאי 2018, מתוך: courses.lumenlearning.com
  3. ג 'ניפר רושר (2016). דיפול דיפולי כוחות. ב -30 במאי 2018, מתוך: sophia.org
  4. הלמנשטיין, אן מארי, Ph.D. (3 במאי 2018). מה הם דוגמאות של מימן מליטה? אחזור ב -30 במאי 2018, מתוך: thinkco.com
  5. מתיוס, ק. ק., ואן הולדה, ק. ו Ahern, K.G. (2002) ביוכימיה. מהדורה שלישית. אדיסון וסלי לונגמן, בע"מ, עמ '33.
  6. ויטן, דייוויס, פק & סטנלי. כימיה (8th ed.). CENGAGE למידה, עמ '450-452.
  7. משתמש Qwerter. (16 באפריל 2011). מודל 3D מימן האג"ח בשירותים. [איור] ב -30 במאי 2018, מתוך: commons.wikimedia.org