Какви са диполните диполни сили?



на дипол диполни сили или сили на Keesom са тези междумолекулни взаимодействия, присъстващи в молекули с постоянни диполни моменти. Това е една от силите на Ван дер Ваалс и, въпреки че далеч не е най-силната, тя е ключов фактор, който обяснява физическите свойства на много съединения..

Терминът "дипол" се отнася изрично до два полюса: един отрицателен и един положителен. По този начин, ние говорим за диполярни молекули, когато те са дефинирани области на високи и ниски електронни плътности, което е възможно само ако електрони "мигрират" преференциално към определени атоми: най-електронегативните.

Горното изображение илюстрира дипол-диполните взаимодействия между две молекули А-В с постоянни диполни моменти. Също така може да се наблюдава как молекулите са ориентирани, така че взаимодействията са ефективни. По този начин, положителната област δ + привлича негативната област 5-.

Според горното може да се уточни, че този тип взаимодействия са насочени (за разлика от взаимодействията на йонни заряди). Молекулите в тяхната среда ориентират полюсите си по такъв начин, че макар и да са слаби, сумата от всички тези взаимодействия дава голяма междумолекулна стабилност на съединението..

Това води до съединения (органични или неорганични), способни да образуват дипол-диполни взаимодействия, показващи високи температури на кипене или точки на топене.

индекс

  • 1 диполен момент
    • 1.1 Симетрия
    • 1.2 Асиметрия в нелинейни молекули
  • 2 Ориентации на диполите
  • 3 Взаимодействия с водородни мостове
  • 4 Препратки

Диполарен момент

Диполен момент μ на молекулата е векторна величина. С други думи: зависи от посоките, в които 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 връзката А-В най-високата електронна плътност е разположена около А.

От друга страна, Б "отказва" своя електронен облак и следователно е заобиколен от област, която е бедна на електрони. Тази разлика в електронегативността между А и В създава градиент на полярността.

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

симетрия

Ако молекулата на дадено съединение има μ = 0, то се казва, че е неполярна молекула (дори ако има градиенти на полярността).

За да разберем как симетрията - и следователно, молекулната геометрия - играе важна роля в този параметър, е необходимо отново да разгледаме връзката A-B.

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

Ами ако връзките бяха A-A или B-B? В тези молекули няма да има диполен момент, тъй като и двата атома привличат към тях по същия начин електроните на връзката (сто процента ковалентна връзка)..

Както може да се види от изображението, нито в молекулата на А-А, нито в молекулата В-Б са богати или бедни на електрони области (червено и синьо), които сега се наблюдават. Тук друг тип сили е отговорен за задържането заедно2 и В2: индуцирани дипол-диполни взаимодействия, известни също като сили на Лондон или дисперсионни сили.

Напротив, ако молекулите са от типа на АОА или BOB, между полюсите им ще има отблъсквания, защото те имат еднакви заряди:

Областите δ + на две BOB молекули не позволяват ефективно дипол-диполно взаимодействие; същото се случва и за δ-регионите на двете молекули на АОА. Също така, и двете двойки молекули имат μ = 0. Полярният градиент O-A се отменя векторно с този на А-О връзката.

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

Асиметрия в нелинейни молекули

Най-простият случай е този на CF молекулата4 (или тип CX4). Тук С има тетрахедрична молекулярна геометрия и богатите на електрони региони са във върховете, по-специално върху електроотрицателните атоми на F.

Градиентът на полярност C-F се отменя във всяка от посоките на тетраедъра, което води до равна на 0 - сумата на всички тези стойности..

Така че, 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 линейните молекули А-В, те са ориентирани по такъв начин, че формират най-ефективните дипол-диполни взаимодействия (както се вижда на изображението по-горе). Горното е приложимо по същия начин за други молекулярни геометрии; например ъгловите такива в случая на NO молекули2.

Така, тези взаимодействия определят дали съединение А-В е газ, течност или твърдо вещество при стайна температура.

В случая на съединения А2 и В2 (тези на пурпурните елипси), много вероятно е те да са газообразни. Въпреки това, ако техните атоми са много обемисти и лесно поляризиращи (което увеличава силите на Лондон), тогава и двете съединения могат да бъдат твърди или течни.

Колкото по-силни са дипол-диполните взаимодействия, толкова по-голямо е кохезията между молекулите; по същия начин точките на топене и кипене на съединението ще бъдат по-високи. Това е така, защото са необходими по-високи температури, за да се прекъснат тези взаимодействия.

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

Взаимодействия с водородни мостове

В горното изображение са показани пет водни молекули, взаимодействащи с водородни връзки. Това е специален тип дипол-диполни взаимодействия. Бедна на електрони област е заета от Н; и богатата на електрони област (8) е заета от силно електроотрицателни атоми N, О и F.

Това означава, че молекули с N, О и F атоми, свързани с Н, могат да образуват водородни връзки.

По този начин, водородните връзки са О-Н-О, N-H-N и F-H-F, O-H-N, N-H-O и др. Тези молекули представляват постоянни и много интензивни диполни моменти, които правилно ги ориентират да „извлекат максимума от тези мостове“..

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

Например, такъв е случаят с вода, чиито водородни мостове са отговорни за неговата висока точка на кипене и която в ледено състояние е по-малко плътна от течната вода; причината, поради която айсбергите плуват в моретата.

препратки

  1. Дипол-диполни сили. Възстановен на 30 май 2018 г. от: chem.purdue.edu
  2. Безкрайно обучение. Дипол-диполна сила. Възстановен на 30 май 2018 г. от: courses.lumenlearning.com
  3. Дженифър Русар (2016 г.). Дипол-диполни сили. Възстановен на 30 май 2018 г. от: sophia.org
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (3 май, 2018 г.). Какви са примери за свързване с водород? Получено на 30 май 2018 г. от: thoughtco.com
  5. Mathews, C.K., Van Holde, K.E. и Ahern, K.G. (2002) Биохимия. Трето издание. Addison Wesley Longman, Inc., P 33.
  6. Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. Химия. (8-мо изд.). CENGAGE Learning, стр. 450-452.
  7. Потребителят Qwerter. (16 април 2011 г.). 3D модел водородни връзки в тоалетната. [Фигура]. Възстановен на 30 май 2018 г. от: commons.wikimedia.org