КАКВО ПРЕДСТАВЛЯВАТ ДИПОЛНИТЕ СИЛИ НА ДИПОЛА? - ХИМИЯ - 2025

На дипол дипол сили или Keesom сили са тези междумолекулни взаимодействия представят в молекули с постоянни диполни моменти. Той е една от силите на Ван дер Ваалс и, макар че е далеч от най-силните, е ключов фактор, който обяснява физичните свойства на много съединения.

Терминът "дипол" изрично се отнася до два полюса: един отрицателен и един положителен. По този начин, ние говорим за диполни молекули, когато те са дефинирали области с висока и ниска електронна плътност, което е възможно само ако електроните за предпочитане „мигрират“ към определени атоми: най-електронегативните.

Горното изображение илюстрира диполо-диполните взаимодействия между две AB молекули с постоянни диполни моменти. По същия начин може да се наблюдава как се ориентират молекулите, така че взаимодействията да са ефикасни. По този начин положителната област δ + привлича отрицателната област δ-.

Според гореизложеното може да се уточни, че този тип взаимодействие е насочен (за разлика от йонните взаимодействия между заряд и заряд). Молекулите в тяхната среда ориентират полюсите си по такъв начин, че макар да са слаби, сборът от всички тези взаимодействия придава на съединението голяма междумолекулна стабилност.

Това води до това, че съединенията (органични или неорганични), способни да образуват дипол-диполни взаимодействия, показват високи точки на кипене или топене.

Диполен момент

Диполният момент µ на ​​молекулата е векторно количество. С други думи: зависи от посоките, където има градиент на полярността. Как и защо възниква този градиент? Отговорът се крие в връзките и в присъщата природа на атомите на елементите.

Например, в горното изображение А е по-електроотрицателно от В, така че в АВ връзката най-високата плътност на електроните е разположена около А.

От друга страна, B „се отказва“ от електронния си облак и следователно е заобиколен от регион с бедни на електрон. Тази разлика в електроотрицателностите между А и В създава градиент на полярността.

Тъй като едната област е богата на електрони (δ-), докато другата е бедна на електрони (δ +), се появяват двата полюса, които, в зависимост от разстоянията между тях, пораждат различни величини µ, които се определят за всяко съединение,

симетрия

Ако молекулата на определено съединение има µ = 0, тогава се казва, че е аполарна молекула (дори и да има градиенти на полярността).

За да разберем как симетрията - и следователно молекулярната геометрия - играе важна роля в този параметър, е необходимо отново да се разгледа AB връзката.

Поради разликата в техните електроотрицателности, има определени региони, богати и бедни на електрони.

Ами ако връзките бяха AA или BB? В тези молекули не би имало диполен момент, тъй като и двата атома привличат към тях по един и същ начин електроните на връзката (сто процента ковалентна връзка).

Както може да се види на изображението, нито АА, нито молекулата BB не показват области, богати или бедни на електрони (червени и сини). Ето друг тип сили е отговорен за провеждане на ₂ и В _{2 заедно}: индуциран дипол-дипол взаимодействия, известен също като Лондон сили или дисперсия сили.

Напротив, ако молекулите са от тип AOA или BOB, между полюсите им би имало отблъсквания, защото имат еднакви заряди:

Δ + областите на две BOB молекули не позволяват ефективно диполно-диполно взаимодействие; същото се случва за δ-регионите на двете AOA молекули. По същия начин и двете двойки молекули имат µ = 0. Полярният градиент OA е векториално анулиран с този на връзката AO.

Следователно, дисперсионните сили също влизат в игра в двойката AOA и BOB, поради липсата на ефективна ориентация на диполите.

Асиметрия в нелинейни молекули

Най-простият случай е този на молекулата CF ₄ (или тип CX ₄). Тук С има тетраедрална молекулярна геометрия и областите, богати на електрон, се намират във върховете, по-специално върху електроотрицателните атоми на F.

Полярният градиент CF отменя в която и да е от посоките на тетраедъра, причинявайки векторната сума на всички тях равна на 0.

По този начин, въпреки че центърът на тетраедъра е много положителен (δ +) и неговите върхове са много отрицателни (δ-), тази молекула не може да образува дипол-диполни взаимодействия с други молекули.

Ориентации на диполите

В случая на линейни AB молекули, те са ориентирани по такъв начин, че да формират най-ефективните взаимодействия дипол-дипол (както е показано на изображението по-горе). Горното е приложимо по същия начин за други молекулни геометрии; например ъглови в случай на молекули NO ₂.

По този начин, тези взаимодействия определят дали съединението АВ е газ, течност или твърдо вещество при стайна температура.

В случая на съединения А ₂ и В ₂ (тези на лилаво елипсите), е много вероятно, че те са в газообразно състояние. Ако обаче неговите атоми са много обемисти и лесно се поляризират (което увеличава силите на Лондон), тогава и двете съединения могат да бъдат твърди или течни.

Колкото по-силни са взаимодействията дипол-дипол, толкова по-голямо е сближаването между молекулите; също толкова по-високи точки на топене и кипене на съединението. Това е така, защото са необходими по-високи температури за „прекъсване“ на тези взаимодействия.

От друга страна, повишаването на температурата кара молекулите да вибрират, да се въртят и да се движат по-често. Това "молекулярно разбъркване" нарушава ориентацията на диполите и следователно междумолекулните сили на съединението са отслабени.

Взаимодействия между водородна връзка

В горното изображение са показани пет водни молекули, които взаимодействат чрез водородни връзки. Това е специален тип взаимодействия дипол-дипол. Районът с бедни от електрон е зает от Н; и богата на електрон област (δ-) е заета от силно електронегативните атоми N, O и F.

Тоест, молекули с N, O и F атоми, свързани към Н, могат да образуват водородни връзки.

Така водородните връзки са OHO, NHN и FHF, OHN, NHO и т.н. Тези молекули имат постоянни и много интензивни диполни моменти, които ги ориентират правилно, за да „се възползват“ от тези мостове.

Те са енергийно по-слаби от всяка ковалентна или йонна връзка. Въпреки че, сумата от всички водородни връзки във фазата на съединението (твърдо, течно или газообразно) го прави да проявява свойства, които го определят като уникални.

Например такъв е случаят с водата, чиито водородни връзки са отговорни за високата й точка на кипене и за по-малко плътност в леденото състояние, отколкото течната вода; причина, поради която айсбергите плават в моретата.

Препратки

1. Дипол-диполски сили. Произведено на 30 май 2018 г. от: chem.purdue.edu
2. Безгранично учене. Дипол-диполна сила. Произведено на 30 май 2018 г. от:urs.lumenlearning.com
3. Дженифър Рушар. (2016 г.). Дипол-диполски сили. Произведено на 30 май 2018 г. от: sophia.org
4. Хелменстин, Ан Мари, доктор на науките (3 май 2018 г.). Какви са примери за свързване с водород? Произведено на 30 май 2018 г. от: thinkco.com
5. Mathews, CK, Van Holde, KE и Ahern, KG (2002) Biochemistry. Трето издание. Addison Wesley Longman, Inc., P 33.
6. Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. Химия. (8-мо изд.). CENGAGE Learning, p 450-452.
7. Потребител Qwerter. (16 април 2011 г.). 3D модел водородни връзки в тоалетната., Произведено на 30 май 2018 г. от: commons.wikimedia.org