Moment dipolowy

Nasza ocena:

5
Pobrań: 98
Wyświetleń: 1281
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
Moment dipolowy - strona 1 Moment dipolowy - strona 2 Moment dipolowy - strona 3

Fragment notatki:

1. Moment Dipolowy W cząsteczce homojądrowej (zbudowanej z dwóch identycznych atomów), każdy z atomów z  jednakową siłą przyciąga elektrony wiążące. Dzięki temu „środek ciężkości” elektronów pokrywa  się ze „środkiem ciężkości” jąder atomowych. Inaczej przedstawia się to w cząsteczkach  heterojądrowych. W takich cząsteczkach jeden atom silniej przyciąga do siebie elektrony wiążące  (ten bardziej elektroujemny), dzięki czemu ma pewien cząstkowy nadmiar elektronów i uzyskuje  cząstkowy ładunek ujemny (δ-). Drugi atom ma cząstkowy niedobór elektronów i uzyskuje  cząstkowy ładunek dodatni (δ+).  Cząsteczki w których środek ciężkości ładunku dodatniego nie pokrywa się ze środkiem ciężkości  ładunku ujemnego nazywane są  cząsteczkami polarnymi . Cząsteczki takie, podobnie jak w fizyce,  stanowią dipole elektryczne i posiadają moment dipolowy μ.  Wartość tego mementu dipolowego jest iloczynem ładunku  e  i odległośći pomiędzy „środkami  ciężkości” ładunków  r : W układzie CGS ładunek elektronu (protonu) jest rzędu 10-10j.ES (jednostek elektrostatycznych,  dokładnie 4,80.10-10j.ES). Odległość pomiędzy atomami jest rzędu 10-8cm.  Moment dipolowy 10-10j.ES.10-8cm= 10-18j.ES.cm  nazywa się jednoską Debye’a (1 debaj) i oznacza  D .  W układzie SI ładunek jednostkowy wynosic 1,602.10-19C, a odległość pomiędzy atomami  (ładunkami) wyrażana jest w m. Dlatego jednostką momentu dipolowego jest C.m (kulombometr).  Pomiędzy kulombometrem a debajem zachodzi następująca zależność: 1D=3,33564.10-30Cm 1.10-30Cm=0,29979D   Moment dipolowy cząsteczki charakteryzowany jest nie tylko przez wartość, ale i kierunek oraz  zwrot. Jest on więc wielkością wektorową i oznacza się go strzałką skierowaną od dodatniego do  ujemnego bieguna dipolu. W przypadku cząsteczki dwuatomowej kierunek momentu dipolowego  zbiega się z prostą przechodzącą przez środki atomów: Wartość momentu dipolowego pozwala w prosty sposób oszacować w jakim stopniu wiązanie  łączące dwa atomy jest wiązaniem jonowym. Dla przykładu w chlorowodorze odległość między  atomami wynosi 1,27.10-8cm. Gdyby chlorowodór składał się wyłącznie z jonów wodorowych i  chlorkowych (wiązanie H-Cl było w 100% jonowe), to moment dipolowy chlorowodoru powinien  wynosić: μ=4,8.10-8j.ES.1,27.10-8cm=6,09.10-18j.ES.cm= 6,09D . W rzeczywistości moment dipolowy chlorowodoru wynosi 1,08D. Możemy więc ułożyć proporcję: . Skąd x=17,7%, co można przyjąć, że wiązanie w chlorowodorze jest tylko w około  18% wiązaniem jonowym.    W przypadku cząsteczek bardziej złożonych, zmierzony moment dipolowy cząsteczki jest sumą 

(…)


zaznaczonego stożka) i kierunek wektora m nie zawsze jest stały i
nigdy nie pokrywa się z kierunkiem wiązania R-OH.
Dlatego pentaerytrol , momo że posiada symetrię identyczną jak
metan (zaznaczony atom węgla znajduje się w środku tetraedru, a
połączone z nim grupy w jego narożach), posiada moment
dipolowy różny od 0.
Pentaerytrol
Poprzeczny, wypadkowy moment dipolowy wiązań wykazują oprócz grupy hydroksylowej
… jest więcej
atomów węgla i średnia odległość między tymi ładunkami dodatnim a ujemnym została zwiększona,
powodując zgodnie ze wzorem μ=ql wzrost wartości μ:
W szeregu CH3CH2X i CH3CH2CH2X wartość m nie zmienia się już, ponieważ efekt indukcyjny
działa jedynie na krótkie odległości.
Warto w tym miejscu zapamiętać, że grupa alkilowa oddaje elektrony poprzez efekt indukcyjny,
sama uzyskuje ładunek dodatni. Mówimy…

zaznaczonego stożka) i kierunek wektora m nie zawsze jest stały i
nigdy nie pokrywa się z kierunkiem wiązania R-OH.
Dlatego pentaerytrol , momo że posiada symetrię identyczną jak
metan (zaznaczony atom węgla znajduje się w środku tetraedru, a
połączone z nim grupy w jego narożach), posiada moment
dipolowy różny od 0.
Pentaerytrol
Poprzeczny, wypadkowy moment dipolowy wiązań wykazują oprócz grupy hydroksylowej…
… jest więcej
atomów węgla i średnia odległość między tymi ładunkami dodatnim a ujemnym została zwiększona,
powodując zgodnie ze wzorem μ=ql wzrost wartości μ:
W szeregu CH3CH2X i CH3CH2CH2X wartość m nie zmienia się już, ponieważ efekt indukcyjny
działa jedynie na krótkie odległości.
Warto w tym miejscu zapamiętać, że grupa alkilowa oddaje elektrony poprzez efekt indukcyjny,
sama uzyskuje ładunek dodatni. Mówimy…
… elektronowych nosi nazwę atomowego momentu dipolowego. Niejednokrotnie składowa ta
kompensuje momenty dipolowe wiązań do tego stopnia, że w fluorek azotu ma mniejszy moment
dipolowy od amoniaku, mimo że różnica elektroujemności między azotem a fluorem jest większa niż
między azotem a wodorem.
W stabelaryzowanych wartościach momentów dipolowych wiązań jest już uwzględniona składowa
momentu dipolowego atomowego…
… momentów
dipolowych, ponieważ w łańcuchu węglowodorowym cząstkowe momenty wiązań kompensują się.
Dodatkowo w szeregu homologicznym moment dipolowy jest praktycznie stały:
Momenty dipolowe w szeregu pochodnych alkanów R-X w fazie gazowej:
X
R
Cl
Br
OH
NO2
CHO
CN
CH3-
1,86
1,78
1,69
3,54
2,69
3,94
CH3CH2-
2,02
2,02
1,69
3,70
2,73
4,04
CH3CH2CH2-
2,03
2,04
1,64
3,72
2,72
4,05
CH3CH2CH2CH2
-
2,04
2,04
1,63…
... zobacz całą notatkę

Komentarze użytkowników (0)

Zaloguj się, aby dodać komentarz