Kas yra elektroninis tankis?



The elektroninis tankis tai yra matas, kaip tikėtina rasti elektroną tam tikrame erdvės regione; aplink atominę branduolį arba „kaimynystėje“ molekulinėse struktūrose.

Kuo didesnė elektronų koncentracija tam tikru momentu, tuo didesnis elektronų tankis, todėl jis bus išskirtas nuo aplinkos ir pasižymi tam tikromis savybėmis, kurios paaiškina cheminį reaktingumą. Grafinis ir puikus būdas atstovauti tokią koncepciją yra per elektrostatinio potencialo žemėlapis.

Pavyzdžiui, viršutiniame paveikslėlyje parodyta S-karnitino enantiomero struktūra su atitinkamu elektrostatinio potencialo žemėlapiu. Galima pastebėti vaivorykštės spalvų suskirstytą skalę: raudona, nurodanti didesnio elektroninio tankio regioną, o mėlyna - tame regione, kur yra mažai elektronų.

Kadangi molekulė yra perkelta iš kairės į dešinę, mes pereiname nuo grupės -CO2- į skeletą CH2-CHOH-CH2, kai spalvos yra geltonos ir žalios, o tai rodo elektroninio tankio sumažėjimą; į -N grupę (CH3)3+, skurdžiausias elektronų regionas, mėlynas.

Paprastai regionai, kuriuose elektroninis tankis yra mažas (geltonos ir žalios spalvos), yra mažiausiai reaktyvūs molekulėje.

Indeksas

  • 1 Koncepcija
  • 2 Elektrostatinio potencialo žemėlapis
    • 2.1 Spalvų palyginimas
    • 2.2 Cheminis reaktingumas
  • 3 Elektroninis tankis atome
  • 4 Nuorodos

Koncepcija

Daugiau nei chemija, elektroninis tankis yra fizinis, nes elektronai nelieka statiniai, bet keliauja iš vienos pusės į kitą kurdami elektrinius laukus.

Ir šių laukų variacija sukelia elektroninių tankių skirtumus van der Waals (visi tie sferų paviršiai) paviršiuose.

S-karnitino struktūrą atvaizduoja sferų ir strypų modelis, tačiau, jei jis būtų jo van der Waals paviršiui, jos išnyks ir būtų stebimas tik matinis rutulių rinkinys (su tomis pačiomis spalvomis)..

Elektronai bus labiau linkę plisti aplink daugiau elektronegatyvių atomų; tačiau molekulinėje struktūroje gali būti daugiau kaip vienas elektronegatyvus atomas, taigi ir atomų grupės, kurios taip pat turi savo indukcinį poveikį.

Tai reiškia, kad elektrinis laukas kinta daugiau, nei galima prognozuoti stebint molekulę kaip varnė; tai reiškia, kad neigiamo krūvio ar elektroninio tankio poliarizacija gali būti daugiau ar mažiau.

Tai taip pat galima paaiškinti taip: mokėjimų pasiskirstymas tampa labiau vienodas.

Elektrostatinio potencialo žemėlapis

Pavyzdžiui, -OH grupė, turinti deguonies atomą, pritraukia kaimyninių atomų elektronų tankį; tačiau S-karnitino dalis jos elektroninio tankio dalis yra -CO grupei2-, tuo pat metu paliekant grupę -N (CH3)3+ didesnis elektroninis trūkumas.

Atkreipkite dėmesį, kad gali būti labai sudėtinga daryti išvadą, kaip indukcinis poveikis veikia sudėtingoje molekulėje, pavyzdžiui, baltyme.

Norint apžvelgti tokius struktūrinių elektrinių laukų skirtumus, naudojami elektrostatinio potencialo žemėlapių skaičiavimo skaičiavimai.

Šie skaičiavimai susideda iš teigiamo taško įkrovimo ir judėjimo išilgai molekulės paviršiaus; kur yra mažesnis elektroninis tankis, bus elektrostatinis atbaidymas, ir kuo didesnė atbaida, tuo intensyvesnė mėlyna spalva.

Kai elektroninis tankis didesnis, bus stiprus elektrostatinis pritraukimas, kurį atspindi raudona spalva.

Skaičiavimuose atsižvelgiama į visus struktūrinius aspektus, jungčių dipolio momentus, visų labai elektronegatyvių atomų sukeltą indukcinį poveikį ir kt. Dėl to jūs gaunate tuos spalvingus paviršius ir vizualinį patrauklumą.

Spalvų palyginimas

Aukščiau yra benzeno molekulės elektrostatinio potencialo žemėlapis. Atkreipkite dėmesį, kad žiedo centre yra didesnis elektronų tankis, o jo „taškai“ yra melsvos spalvos, nes yra mažiau elektronegatyvių vandenilio atomų. Be to, šis mokesčių paskirstymas priklauso nuo benzeno aromatinio pobūdžio.

Šiame žemėlapyje taip pat pastebimos žalios ir geltonos spalvos, nurodančios apytikslius skurdžių ir elektronų turtingus regionus.

Šios spalvos skiriasi nuo S-karnitino spalvų; ir todėl neteisinga palyginti -CO grupę2- ir aromatinio žiedo centras, abu vaizduojami raudona spalva jų žemėlapiuose.

Jei abi spalvos skalės būtų vienodos, tai parodytų, kad raudonos spalvos ant benzeno žemėlapio pasuko nuo apelsino. Pagal šį standartizavimą galima palyginti elektrostatinio potencialo žemėlapius, taigi ir kelių molekulių elektroninius tankius.

Jei ne, žemėlapis tik žinotų atskiros molekulės krūvio pasiskirstymą.

Cheminis reaktyvumas

Stebint elektrostatinio potencialo žemėlapį, taigi ir regionus, kuriuose yra didelis ir mažas elektroninis tankis, galima prognozuoti (nors ne visais atvejais), kai molekulinėje struktūroje atsiras cheminės reakcijos..

Regionai, turintys didelį elektronų tankį, gali „aprūpinti“ savo elektronus aplinkinėms rūšims, kurios reikalauja arba turi jų; šioms rūšims, neigiamai įkrautas,+, jie yra žinomi kaip elektrofilai.

Todėl elektrofilai gali reaguoti su raudonos spalvos grupėmis (-CO grupė)2- ir benzeno žiedo centras).

Nors regionuose, kuriuose yra mažas elektronų tankis, jie reaguoja su neigiamai įkrautomis rūšimis, arba su tomis, kurios turi elektronų be porų; pastarieji yra žinomi kaip nukleofilai.

N-grupės (CH3)3+, jis reaguos taip, kad azoto atomas įgis elektronų (sumažės).

Elektroninis tankis atome

Atomoje elektronai juda didžiuliu greičiu ir tuo pačiu metu gali būti keliose erdvės vietose.

Tačiau, didėjant branduolio atstumui, elektronai įgyja elektroninę potencialinę energiją ir jų tikimybinis pasiskirstymas mažėja.

Tai reiškia, kad elektroniniai atomo debesys neturi apibrėžtos ribos, bet neryškūs. Todėl nėra lengva apskaičiuoti atominį spindulį; nebent yra kaimynų, kurie nustato skirtumą tarp jų branduolių, kurių pusę galima laikyti atominiu spinduliu (r = d / 2).

Atominės orbitalės ir jų radialinių ir kampinių bangų funkcijos rodo, kaip elektroninis tankis yra keičiamas priklausomai nuo atstumo, kuris juos atskiria nuo branduolio.

Nuorodos

  1. „Reed College“. (s.f.). Kas yra elektronų tankis? ROCO Gauta iš: reed.edu
  2. Vikipedija. (2018). Elektronų tankis. Gauta iš: en.wikipedia.org
  3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2014 m. Birželio 11 d.). Elektronų tankio apibrėžimas. Gauta iš: thinkco.com
  4. Steven A. Hardinger. (2017). Iliustruotas organinės chemijos žodynas: elektronų tankis. Gauta iš: chem.ucla.edu
  5. Chemija LibreTexts. (2018 m. Lapkričio 29 d.). Atominiai dydžiai ir elektronų tankis. Gauta iš: chem.libretexts.org
  6. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Organinė chemija. Aminai (10)th leidimas.). Wiley Plus.
  7. Carey F. (2008). Organinė chemija (Šeštasis leidimas). Mc Graw kalnas.