Шта су диполске диполске силе?



Тхе диполске диполске силе или Кеесомове силе су оне интермолекуларне интеракције присутне у молекулима са сталним диполним моментима. То је један од Ван дер Ваалсових сила и, иако је далеко од тога да је најјачи, то је кључни фактор који објашњава физичке особине многих једињења..

Термин "дипол" се експлицитно односи на два пола: један негативан и један позитиван. Дакле, говоримо о диполарним молекулима када су дефинисали регионе високих и ниских електронских густина, што је могуће само ако електрони "мигрирају" преференцијално према одређеним атомима: најелектронегативнији.

Горња слика илуструје дипол-дипол интеракције између два молекула А-Б са сталним диполним моментима. Такође, може се уочити како су молекули оријентисани тако да су интеракције ефикасне. На овај начин, позитивна област δ + привлачи негативну област δ-.

Према горе наведеном, може се одредити да је овај тип интеракција усмерен (за разлику од интеракција ионског набоја). Молекули у својој средини оријентишу своје полове на такав начин да, иако су слаби, сума свих ових интеракција даје велику интермолекуларну стабилност једињењу..

Ово доводи до спојева (органских или неорганских) који могу да формирају дипол-диполне интеракције које показују високе тачке кључања или тачке топљења.

Индек

  • 1 диполарни момент
    • 1.1 Симметри
    • 1.2 Асиметрија у нелинеарним молекулама
  • 2 Оријентације дипола
  • 3 Интеракције водоникових мостова
  • 4 Референце

Диполар Момент

Диполни момент μ молекула је векторска величина. Другим речима: зависи од правца где постоји градијент поларитета. Како и зашто овај градијент потиче? Одговор лежи у везама и унутрашњој природи атома елемената.

На пример, у горњој слици А је више електронегативније од Б, тако да је у вези А-Б највећа електронска густина лоцирана око А.

С друге стране, Б "одустаје" од свог електронског облака и стога је окружен регионом који је сиромашан електронима. Ова разлика у електронегативности између А и Б ствара градијент поларитета.

Пошто је један регион богат електронима (δ-) док је други регион електронски сиромашан (δ +), појављују се два пола, који, у зависности од растојања између њих, производе различите величине μ, што се одређује за свако једињење..

Симметри

Ако молекул датог једињења има μ = 0, онда се каже да је то неполарни молекул (чак и ако има градијент поларитета).

Да би се разумело како симетрија - и стога, молекуларна геометрија - игра важну улогу у овом параметру, потребно је поново размотрити А-Б везу.

Због разлике у њиховим електронегативностима, постоје дефинисани региони богати и сиромашни електронима.

Шта ако су везе А-А или Б-Б? У овим молекулима не би било диполног момента, јер оба атома привлаче на њих на исти начин електроне везе (сто посто ковалентне везе).

Као што се може видети на слици, ни у А-А молекулу ни у Б-Б молекули нису богате или слабо осетљиве области (црвена и плава). Овде је друга врста сила одговорна за држање заједно2 и Б2: индуковане дипол-дипол интеракције, такође познате као Лондонске силе или дисперзионе силе.

Напротив, ако су молекули типа АОА или БОБ, било би одбијања између њихових полова јер имају исте трошкове:

Δ + региони двеју молекула БОБ не дозвољавају ефикасну дипол-диполну интеракцију; исто се дешава за δ-регионе два АОА молекула. Такође, оба пара молекула имају μ = 0. Градијент поларности О-А се поништава векторски са градијентом А-О везе.

Сходно томе, у АОА и БОБ пару се појављују силе дисперзије, због одсуства ефективне оријентације дипола..

Асиметрија у нелинеарним молекулама

Најједноставнији случај је молекул ЦФ.4 (или упишите ЦКС4). Овде Ц има тетраедарну геометрију молекула, а области богате електронима су на врховима, посебно на електронегативним атомима Ф.

Градијент поларности Ц-Ф се поништава у било ком правцу тетраедра, што доводи до тога да је векторска сума свих ових једнака 0.

Дакле, иако је центар тетраедра врло позитиван (δ +) и његови врхови су врло негативни (δ-), овај молекул не може да формира дипол-диполне интеракције са другим молекулима.

Оријентације дипола

У случају линеарних молекула А-Б, они су оријентисани тако да формирају најефикасније дипол-диполне интеракције (као што се види на слици изнад). Горе наведено се може применити на исти начин за друге геометрије молекула; на пример, угаони у случају молекула НО2.

Према томе, ове интеракције одређују да ли је једињење А-Б гас, течност или чврста супстанца на собној температури.

У случају једињења А2 и Б2 (они од љубичастих елипса), врло је вероватно да су гасовити. Међутим, ако су њихови атоми веома гломазни и лако поларизабилни (што повећава снагу Лондона), онда оба једињења могу бити чврста или течна.

Што су јаче дипол-дипол интеракције, већа је кохезија између молекула; на исти начин, тачке топљења и кључања једињења ће бити веће. То је зато што су потребне више температуре да би се "разбиле" ове интеракције.

С друге стране, повећање температуре доводи до тога да молекули вибрирају, ротирају се и крећу чешће. Ова "молекуларна агитација" нарушава оријентацију дипола и стога су ослабљене интермолекуларне силе једињења..

Интеракције водоникових мостова

На горњој слици приказано је пет молекула воде који су у интеракцији са водиковим везама. Ово је посебан тип дипол-дипол интеракција. Подручје сиромашног електронима заузима Х; а подручје богато електронима (δ-) заузимају високо електронегативни атоми Н, О и Ф.

То јест, молекули са Н, О и Ф атомима везаним за Х могу формирати водикове везе.

Тако, водоничне везе су О-Х-О, Н-Х-Н и Ф-Х-Ф, О-Х-Н, Н-Х-О, итд. Ови молекули представљају сталне и веома интензивне диполне моменте, који их исправно оријентишу да "искористе највише ове мостове"..

Они су енергетски слабији од било које ковалентне или ионске везе. Иако, сума свих водоничних веза у фази једињења (чврсте, течне или гасовите) доводи до тога да показује својства која га дефинишу као јединствено.

На пример, то је случај са водом, чији су водонични мостови одговорни за његову високу тачку кључања и која је у леденом стању мање густа од течне воде; разлог зашто ледењаци лебде у морима.

Референце

  1. Диполе-Диполе Форцес. Преузето 30. маја 2018. године од: цхем.пурдуе.еду
  2. Боундлесс Леарнинг. Диполе-Диполе Форце. Преузето 30. маја 2018. године, са: цоурсес.луменлеарнинг.цом
  3. Јеннифер Роусхар (2016). Диполе-Диполе Форцес. Преузето 30. маја 2018. године, са: сопхиа.орг
  4. Хелменстине, Анне Марие, Пх.Д. (3. мај, 2018). Шта су примери везивања водоника? Преузето 30. маја 2018. године, са: тхоугхтцо.цом
  5. Матхевс, Ц.К., Ван Холде, К.Е. и Ахерн, К.Г. (2002) Биоцхемистри. Треће издање. Аддисон Веслеи Лонгман, Инц., П 33.
  6. Вхиттен, Давис, Пецк & Станлеи. Цхемистри (8. изд.). ЦЕНГАГЕ Леарнинг, стр. 450-452.
  7. Усер Квертер. (16. април 2011). 3Д модел водикових веза у тоалету. [Фигуре] Преузето 30. маја 2018. године, са: цоммонс.викимедиа.орг