Što su dipolske dipolske sile?



dipolske dipolske sile ili Keesomove sile su one intermolekularne interakcije prisutne u molekulama s trajnim dipolnim momentima. To je jedan od Van der Waalsovih sila i, iako je daleko od toga da je najjači, to je ključni faktor koji objašnjava fizička svojstva mnogih spojeva.

Izraz "dipol" eksplicitno se odnosi na dva pola: jedan negativan i jedan pozitivan. Dakle, govorimo o dipolarnim molekulama kada su definirane regije visokih i niskih elektronskih gustoća, što je moguće jedino ako elektroni "migriraju" preferencijalno prema određenim atomima: najelektronegativniji.

Gornja slika prikazuje dipol-dipol interakcije između dvije molekule A-B s trajnim dipolnim momentima. Također, može se uočiti kako su molekule orijentirane tako da su interakcije učinkovite. Na taj način, pozitivna regija δ + privlači negativnu regiju δ-.

Prema navedenom, može se odrediti da je ova vrsta interakcija usmjerena (za razliku od interakcija ionskih naboja). Molekule u svom okruženju orijentiraju svoje polove na takav način da, iako su slabe, zbroj svih tih interakcija daje veliku intermolekularnu stabilnost spoju..

To rezultira spojevima (organskim ili anorganskim) koji mogu tvoriti dipol-dipolne interakcije s visokim točkama vrenja ili tališta.

indeks

  • 1 dipolarni trenutak
    • 1.1 Simetrija
    • 1.2 Asimetrija u nelinearnim molekulama
  • 2 Orijentacije dipola
  • 3 Interakcije vodikovih mostova
  • 4 Reference

Dipolarni moment

Dipolni moment μ molekule je vektorska veličina. Drugim riječima: ovisi o smjerovima u kojima postoji gradijent polariteta. Kako i zašto dolazi do tog gradijenta? Odgovor leži u vezama i intrinzičnoj prirodi atoma elemenata.

Na primjer, u gornjoj slici A je elektronegativnije od B, tako da se u vezi A-B najveća gustoća elektrona nalazi oko A.

S druge strane, B "odustaje" od svog elektroničkog oblaka i stoga je okružen područjem koje je slabo elektronima. Ta razlika u elektronegativnosti između A i B stvara gradijent polariteta.

Budući da je jedno područje bogato elektronima (δ-) dok je drugo područje elektrono siromašno (δ +), pojavljuju se dva pola, koji, ovisno o udaljenosti između njih, proizvode različite veličine μ, koje se određuju za svaki spoj.

simetrija

Ako molekula određenog spoja ima μ = 0, tada se kaže da je to nepolarna molekula (čak i ako ima polaritetne gradijente).

Da bismo razumjeli kako simetrija - i stoga, molekularna geometrija - igra važnu ulogu u ovom parametru, potrebno je ponovno razmotriti A-B vezu.

Zbog razlike u njihovim elektronegativnostima, definirane su regije bogate i siromašne elektronima.

Što ako su veze A-A ili B-B? U tim molekulama ne bi bilo dipolnog momenta, jer oba atoma privlače na njih na isti način elektrone veze (sto posto kovalentne veze).

Kao što se može vidjeti na slici, ni u A-A molekuli ni u B-B molekuli nisu bogate ili slabo promatrane regije (crvena i plava). Ovdje je druga vrsta snaga odgovorna za držanje zajedno2 i B2: inducirane dipol-dipolne interakcije, također poznate kao Londonske sile ili disperzijske sile.

Naprotiv, ako su molekule tipa AOA ili BOB, između njihovih polova dolazi do odbijanja jer imaju iste troškove:

Δ + regije dviju BOB molekula ne omogućuju učinkovitu dipol-dipolnu interakciju; isto se događa i za δ-regije dviju molekula AOA. Također, oba para molekula imaju μ = 0. Gradijent polarnosti O-A se poništava vektorski s onim od A-O veze.

Posljedično, u AOA i BOB paru dolaze u obzir sile disperzije, zbog nedostatka djelotvorne orijentacije dipola..

Asimetrija u nelinearnim molekulama

Najjednostavniji slučaj je molekula CF4 (ili upišite CX4). Ovdje C ima tetraedarnu geometriju molekula, a regije bogate elektronima su na vrhovima, posebno na elektronegativnim atomima F.

Gradijent polarnosti C-F poništava se u bilo kojem smjeru tetraedra, uzrokujući da je vektorska suma svih tih jednaka 0.

Dakle, iako je središte tetraedra vrlo pozitivno (δ +) i njegovi vrhovi vrlo negativni (δ-), ova molekula ne može oblikovati dipol-dipolne interakcije s drugim molekulama.

Orijentacije dipola

U slučaju linearnih molekula A-B, one su orijentirane na takav način da tvore najučinkovitije dipol-dipolne interakcije (kao što se vidi na slici iznad). Gore navedeno je na isti način primjenjivo za druge geometrije molekula; na primjer, kutne u slučaju molekula NO2.

Stoga, ove interakcije određuju da li je spoj A-B plin, tekućina ili krutina na sobnoj temperaturi.

U slučaju spojeva A2 i B2 (oni od ljubičastih elipsa), vrlo je vjerojatno da su plinoviti. Međutim, ako su njihovi atomi vrlo krupni i lako polarizirani (što povećava snagu Londona), tada oba spoja mogu biti čvrsta ili tekuća..

Što su jače dipol-dipolne interakcije, veća je kohezija između molekula; na isti način, točke taljenja i vrelišta spoja će biti veće. To je zato što su potrebne više temperature da bi se "razbile" te interakcije.

S druge strane, povećanje temperature uzrokuje vibriranje, rotaciju i kretanje molekula. Ova "molekularna agitacija" narušava orijentacije dipola i stoga su međumolekularne sile spoja oslabljene.

Interakcije vodikovih mostova

Na gornjoj slici prikazano je pet molekula vode koje su u interakciji s vodikovim vezama. To je posebna vrsta dipol-dipolnih interakcija. Područje siromašno elektronima zauzima H; a područje bogato elektronima (8-) zauzimaju visoko elektronegativni atomi N, O i F.

To jest, molekule s N, O i F atomima povezanim s H mogu tvoriti vodikove veze.

Tako, vodikove veze su O-H-O, N-H-N i F-H-F, O-H-N, N-H-O, itd. Ove molekule predstavljaju stalne i vrlo intenzivne dipolne momente, koji ih ispravno orijentiraju da "maksimalno iskoriste ove mostove"..

Oni su energetski slabiji od bilo koje kovalentne ili ionske veze. Iako, zbroj svih vodikovih veza u fazi spoja (krutog, tekućeg ili plinovitog) uzrokuje da pokazuje svojstva koja ga definiraju kao jedinstvena.

Na primjer, takav je slučaj s vodom, čiji su vodikovi mostovi odgovorni za njegovu visoku točku vrenja i koja je u ledenom stanju manje gusta od tekuće vode; razlog zašto ledenjaci lebde u morima.

reference

  1. Sile dipol-dipola. Preuzeto 30. svibnja 2018. iz: chem.purdue.edu
  2. Beskrajno učenje. Dipol-Dipolna sila. Preuzeto 30. svibnja 2018. na: courses.lumenlearning.com
  3. Jennifer Roushar (2016). Sile dipol-dipola. Preuzeto 30. svibnja 2018., s: sophia.org
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (3. svibnja 2018.). Koji su primjeri vezanja vodika? Preuzeto 30. svibnja 2018. s adrese: thoughtco.com
  5. Mathews, C.K., Van Holde, K.E. i Ahern, K.G. (2002) Biokemija. Treće izdanje. Addison Wesley Longman, Inc., str.
  6. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemija. (8. izdanje). CENGAGE Learning, str. 450-452.
  7. Korisnik Qwerter. (16. travnja 2011.) 3D model vodikovih veza u zahodu. [Slika]. Preuzeto 30. svibnja 2018. s adrese: commons.wikimedia.org