Kas yra dipolio dipolio jėgos?



The dipolio dipolio jėgos arba Keesom jėgos yra tos molekulinės sąveikos, kurios yra nuolatinėse dipolio akimirkose. Tai vienas iš Van der Waals pajėgų ir, nors ir toli gražu ne pats stipriausias, yra pagrindinis veiksnys, paaiškinantis daugelio junginių fizines savybes..

Terminas "dipolis" aiškiai reiškia du polius: vieną neigiamą ir vieną teigiamą. Taigi, kalbame apie dipolines molekules, kai jos yra apibrėžusios aukšto ir mažo elektroninio tankio regionus, o tai įmanoma tik tada, kai elektronai „migruoja“ pirmiausia į tam tikrus atomus: labiausiai elektroninius..

Viršutiniame paveikslėlyje parodyta dipolio-dipolio sąveika tarp dviejų A-B molekulių su nuolatinėmis dipolio akimirkomis. Taip pat galima pastebėti, kaip molekulės yra orientuotos taip, kad sąveikos būtų veiksmingos. Tokiu būdu teigiamas regionas δ + pritraukia neigiamą regioną δ-.

Remiantis tuo, kas išdėstyta pirmiau, galima nurodyti, kad šios sąveikos rūšys yra nukreiptos (skirtingai nuo jonų krūvio įkrovimo sąveikos). Molekulės savo aplinkoje orientuoja savo polius taip, kad, nors jie yra silpni, visų šių sąveikų suma suteikia didelį molekulinį stabilumą junginiui.

Dėl to susidaro junginiai (organiniai arba neorganiniai), galintys sudaryti dipolio-dipolio sąveiką, turinčią aukštą virimo ar lydymosi tašką.

Indeksas

  • 1 dipolinis momentas
    • 1.1. Simetrija
    • 1.2. Netiesinių molekulių asimetrija
  • 2 Dipolių orientacijos
  • 3 Vandenilio tiltų sąveika
  • 4 Nuorodos

Dipolinis momentas

Molekulės dipolio momentas μ yra vektorinis dydis. Kitaip tariant, tai priklauso nuo krypčių, kuriose yra poliškumo gradientas. Kaip ir kodėl šis gradientas kilęs? Atsakymas slypi elementų ryšių ir vidinio pobūdžio.

Pavyzdžiui, viršutiniame vaizde A yra daugiau elektronų, nei B, taigi, link A-B didžiausias elektronų tankis yra aplink A.

Kita vertus, B "atsisako" savo elektroninio debesies, todėl jį supa blogas elektronų regionas. Šis skirtumas tarp A ir B elektronegatyvumų sukuria poliškumo gradientą.

Kadangi vienas regionas yra turtingas elektronų (δ-), o kitas yra elektronų prastas (δ +), atsiranda du poliai, kurie, priklausomai nuo atstumų tarp jų, gamina skirtingus μ dydžius, kurie nustatomi kiekvienam junginiui.

Simetrija

Jei tam tikro junginio molekulė turi μ = 0, tai yra apolinė molekulė (net jei ji turi poliškumo gradientą).

Norint suprasti, kaip simetrija - ir todėl molekulinė geometrija - atlieka svarbų vaidmenį šiame parametre, būtina dar kartą apsvarstyti A-B nuorodą.

Dėl elektronų skirtumų, elektronuose yra apibrėžti regionai, turintys turtingus ir neturtingus.

Ką daryti, jei nuorodos buvo A-A arba B-B? Šiose molekulėse nebūtų dipolio momento, nes abu atomai vienodai pritraukia juos jungties elektronais (šimtu procentų kovalentinės jungties)..

Kaip matyti iš paveikslėlio, nei A-A molekulėje, nei B-B molekulėje nėra pastebimi turtingi arba elektroniniai neturtingi regionai (raudoni ir mėlyni). Čia tenka ir kitokio pobūdžio pajėgos2 ir B2: sukeltos dipolio-dipolio sąveikos, taip pat žinomos kaip Londono pajėgos arba dispersijos jėgos.

Priešingai, jei molekulės buvo AOA arba BOB tipo, jų polių pasipriešinimas būtų toks, kad jie turi tokius pat mokesčius:

Dviejų BOB molekulių δ + regionai neleidžia veiksmingai dipolio-dipolio sąveikos; tas pats pasakytina apie dviejų AOA molekulių δ-regionus. Be to, abi molekulių poros turi μ = 0. Poliškumo gradientas O-A atšaukiamas vektoriniu ryšiu su A-O ryšiu.

Dėl šios priežasties dispersijos pajėgos atsiranda AOA ir BOB porose, nes nėra veiksmingos dipolių orientacijos..

Asimetrija nelinijinėse molekulėse

Paprasčiausias atvejis yra CF molekulės atvejis4 (arba įveskite CX4). Čia C turi tetraedrinę molekulinę geometriją, o elektronų turtingi regionai yra viršūnių, ypač ant F.

Poliškumo gradientas C-F atšaukiamas bet kurioje iš Tetraedro krypčių, todėl visų šių vektorių suma lygi 0.

Taigi, nors Tetraedro centras yra labai teigiamas (δ +) ir jo viršūnės labai neigiamos (δ-), ši molekulė negali suformuoti dipolio-dipolio sąveikos su kitomis molekulėmis.

Dipolių orientacijos

Linijinių molekulių A-B atveju jos yra orientuotos taip, kad sudarytų veiksmingiausias dipolio-dipolio sąveikas (kaip matyti aukščiau esančiame paveikslėlyje). Pirmiau minėtas būdas yra vienodai taikomas kitoms molekulinėms geometrijoms; pvz., kampinių, esančių NO molekulių atveju2.

Taigi, šios sąveikos nustato, ar junginys A-B yra dujos, skystis arba kieta medžiaga kambario temperatūroje.

Junginių A atveju2 ir B2 (violetinės elipsės), labai tikėtina, kad jos yra dujinės. Tačiau, jei jų atomai yra labai dideli ir lengvai poliarizuojami (tai padidina Londono jėgas), abu junginiai gali būti kieti arba skysti.

Kuo stipresnės dipolio-dipolio sąveikos, tuo didesnė molekulių sąveika; taip pat junginio lydymosi ir virimo taškai bus didesni. Taip yra todėl, kad norint „pertraukti“ šias sąveikas reikia aukštesnės temperatūros.

Kita vertus, temperatūros padidėjimas sukelia molekulių vibraciją, pasukimą ir judėjimą dažniau. Šis „molekulinis maišymas“ sutrikdo dipolių orientacijas ir todėl susilpnina junginio molekulinės jėgos.

Vandenilio tiltų sąveika

Viršutiniame vaizde penkios vandens molekulės yra sąveikaujančios su vandenilio jungtimis. Tai yra ypatinga dipolio-dipolio sąveikos rūšis. Elektroną skurstantį regioną užima H; ir elektronų turtingą regioną (δ-) užima labai elektronegatyvūs atomai N, O ir F.

Tai reiškia, kad molekulės su N, O ir F atomais, susietais su H, gali sudaryti vandenilio jungtis.

Taigi vandenilio jungtys yra O-H-O, N-H-N ir F-H-F, O-H-N, N-H-O ir tt Šios molekulės turi nuolatines ir labai intensyvias dipolio akimirkas, kurios teisingai orientuoja jas į „išnaudoti šiuos tiltus“..

Jie yra energetiškai silpnesni nei bet koks kovalentinis arba joninis ryšys. Nors visų vandenilio junginių suma junginio fazėje (kieta, skysta arba dujinė) sukelia tam tikrą savybę, kuri ją apibūdina kaip unikalią.

Pavyzdžiui, tokie atvejai yra vanduo, kurio vandenilio tiltai yra atsakingi už aukštą virimo temperatūrą ir kurie ledo būsenoje yra mažiau tankūs nei skystas vanduo; priežastis, kodėl ledkalniai plaukioja jūroje.

Nuorodos

  1. Dipolio-Dipolio pajėgos. Gauta 2018 m. Gegužės 30 d. Iš: chem.purdue.edu
  2. Mokymasis be sienų. Dipolio-Dipolio pajėgos. Gauta 2018 m. Gegužės 30 d., Iš: courses.lumenlearning.com
  3. Jennifer Roushar (2016). Dipolio-Dipolio pajėgos. Gauta 2018 m. Gegužės 30 d., Iš: sophia.org
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018 m. Gegužės 3 d.). Kokie yra vandenilio rišimo pavyzdžiai? Gauta 2018 m. Gegužės 30 d., Nuo: thinkco.com
  5. Mathews, C. K., Van Holde, K.E. ir Ahern, K.G. (2002) Biochemija. Trečiasis leidimas. Addison Wesley Longman, Inc., P 33.
  6. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemija (8-asis red.). CENGAGE mokymasis, p. 450-452.
  7. Vartotojas Qwerter. (2011 m. Balandžio 16 d.). 3D modelio vandenilio ryšiai tualete. [Pav.] Gauta 2018 m. Gegužės 30 d., Iš: commons.wikimedia.org