Шта је електронска густина?



Тхе електронска густина то је мера колико је вероватно да се пронађе електрон у датом региону простора; или око атомског језгра, или у "суседству" унутар молекуларних структура.

Што је већа концентрација електрона у датој тачки, то је већа електронска густина, и стога ће се разликовати од околине и имати одређене карактеристике које објашњавају хемијску реактивност. Графички и одличан начин представљања таквог концепта је кроз карта електростатичких потенцијала.

На пример, структура С-карнитинског енантиомера са одговарајућом мапом електростатског потенцијала је приказана на горњој слици. Може се посматрати скала састављена од боја дуге: црвена да означи подручје веће електронске густине, а плава за подручје лоше електронима.

Како се молекул прелази са лева на десно, ми се удаљавамо од групе -ЦО2- према скелету ЦХ2-ЦХОХ-ЦХ2, где су боје жуте и зелене, што указује на смањење електронске густине; у групу -Н (ЦХ3)3+, најсиромашнија електронска регија, плава.

Генерално, региони где је електронска густина ниска (жуте и зелене боје) су најмање реактивни у молекулу.

Индек

  • 1 Концепт
  • 2 Карта електростатичких потенцијала
    • 2.1 Поређење боја
    • 2.2 Хемијска реактивност
  • 3 Електронска густина у атому
  • 4 Референце

Цонцепт

Више од хемије, електронска густина је физичка по природи, јер електрони не остају статични, већ путују с једне стране на другу стварајући електрична поља.

И варијација ових поља потиче од разлика у електронским густинама на површинама ван дер Ваалса (све те површине сфера)..

Структура С-карнитина је представљена моделом сфера и шипки, али да је била за њену ван дер Ваалсову површину, решетке би нестале и посматрали би се само матирани сет сфера (са истим бојама)..

Вероватније је да ће електрони кружити око више електронегативних атома; међутим, у молекуларној структури може постојати више од једног електронегативног атома, а тиме и групе атома које такође имају свој индуктивни ефекат.

То значи да електрично поље варира више него што се може предвидети посматрањем молекула у ваздушној линији; то јест, може бити више или мање поларизације негативних набоја или електронске густине.

Ово се такође може објаснити на следећи начин: расподела набоја постаје више хомогена.

Карта електростатичких потенцијала

На пример, -ОХ група за поседовање атома кисеоника привлачи електронску густину суседних атома; међутим, у С-карнитину даје део своје електронске густине групи -ЦО2-, док истовремено оставља групу -Н (ЦХ3)3+ са већим електронским недостатком.

Треба приметити да може бити веома компликовано закључити како индуктивни ефекти функционишу у комплексном молекулу, као што је протеин.

Да би се добио преглед таквих разлика у електричним пољима у конструкцији, користи се рачунски прорачун мапа електростатичких потенцијала.

Ови прорачуни се састоје од постављања позитивног тачкастог набоја и његовог померања дуж површине молекула; тамо где је мање електронске густине, доћи ће до електростатичког одбијања, и што је већа одбојност, то ће бити интензивнија плава боја.

Тамо гдје је електронска густоћа већа, појавит ће се јака електростатичка привлачност, представљена црвеном бојом.

Прорачунима се узимају у обзир сви структурни аспекти, диполни моменти веза, индуктивни ефекти узроковани свим високо електронегативним атомима, итд. И као резултат, добићете те шарене површине и визуелну привлачност.

Поређење боја

Изнад је карта електростатског потенцијала за молекул бензена. Треба приметити да је у центру прстена већа електронска густина, док су њене "тачке" плавкасте боје, због мање електронегативних атома водоника. Такође, ова расподела набоја је последица ароматичног карактера бензена.

На овој карти су такође примијећене зелене и жуте боје, што указује на апроксимације подручја са сиромашним и електронима.

Ове боје имају своју скалу, различиту од оне С-карнитина; и стога је погрешно упоређивати групу -ЦО2- и центар ароматичног прстена, оба представљена црвеном бојом на њиховим мапама.

Ако би оба задржала исту скалу боја, то би показало да се црвена боја на бензенској мапи претворила из слабе наранчасте боје. У оквиру ове стандардизације, мапе електростатских потенцијала се могу упоредити, а тиме и електронске густине неколико молекула.

Ако не, мапа би служила само за познавање расподеле набоја за појединачни молекул.

Хемијска реактивност

Посматрајући мапу електростатичког потенцијала, а тиме и регионе са високим и ниским електронским густинама, може се предвидети (иако не у свим случајевима) где ће се појавити хемијске реакције у молекуларној структури.

Региони са великом електронском густином су у стању да "обезбеде" своје електроне околним врстама које их захтевају или их требају; овим врстама, негативно набијеним, Е+, познати су као електрофили.

Стога, електрофили могу да реагују са групама представљеним црвеном бојом (-ЦО група)2- и центар бензенског прстена).

Док региони са ниском електронском густином, реагују са негативно набијеним врстама, или са онима који имају парове без електрона да деле; потоњи су познати као нуклеофили.

У случају групе -Н (ЦХ3)3+, реаговаће на такав начин да атом азота добија електроне (смањује се).

Електронска густина у атому

У атому се електрони крећу огромним брзинама и могу бити у неколико подручја простора у исто вријеме.

Међутим, како се удаљеност нуклеуса повећава, електрони стичу електронску потенцијалну енергију и вероватноћа расподјеле се смањује.

То значи да електронски облаци атома немају дефинисану границу, већ су мутни. Због тога није лако израчунати атомски радијус; осим ако постоје сусједи који успостављају разлику у удаљеностима својих језгара, чија се половина може узети као атомски радијус (р = д / 2).

Атомске орбитале и њихове функције радијалних и угаоних таласа показују како се електронска густина модификује у зависности од удаљености која их раздваја од језгра..

Референце

  1. Реед Цоллеге. (с.ф.). Шта је електронска густина? РОЦО Добављено из: реед.еду
  2. Википедиа. (2018). Густина електрона. Преузето са: ен.википедиа.орг
  3. Хелменстине, Анне Марие, Пх.Д. (11. јун 2014). Дефиниција електронске густине. Преузето са: тхоугхтцо.цом
  4. Стевен А. Хардингер. (2017). Илустровани речник органске хемије: Густина електрона. Преузето са: цхем.уцла.еду
  5. Цхемистри ЛибреТектс. (29. новембар 2018). Атомске величине и дистрибуције електронске густине. Преузето са: цхем.либретектс.орг
  6. Грахам Соломонс Т.В., Цраиг Б. Фрихле. (2011). Органиц Цхемистри. Аминес (10тх едитион.). Вилеи Плус.
  7. Цареи Ф. (2008). Органиц Цхемистри (Шесто издање). Мц Грав Хилл.