KAS YRA DIPOLIO DIPOLIO JĖGOS? - CHEMIJA - 2025

Į Dipolio dipolis jėgos ar Keesom pajėgos yra tie tarpmolekulinės sąveika pristatyti molekulių nuolatinių Dipolinių akimirkų. Tai yra viena iš Van der Waals jėgų ir, nors ir toli gražu ne pati stipriausia, tačiau yra pagrindinis veiksnys, paaiškinantis daugelio junginių fizines savybes.

Terminas „dipolis“ aiškiai reiškia du polius: vieną neigiamą ir kitą teigiamą. Taigi, mes kalbame apie dipolio molekules, kai jos turi apibrėžtus aukšto ir mažo elektronų tankio regionus, o tai įmanoma tik tuo atveju, jei elektronai pirmiausia „migruoja“ link tam tikrų atomų: labiausiai elektroneigiamų.

Viršutinis paveikslėlis parodo dipolio-dipolio sąveiką tarp dviejų AB molekulių su nuolatiniais dipolio momentais. Taip pat galima stebėti, kaip molekulės yra orientuotos taip, kad sąveika būtų efektyvi. Taigi teigiamas regionas δ + pritraukia neigiamą sritį δ-.

Remiantis tuo, kas išdėstyta aukščiau, galima nurodyti, kad šios rūšies sąveika yra kryptinė (skirtingai nei joninės krūvio ir krūvio sąveikos). Jų aplinkoje esančios molekulės orientuoja savo polius taip, kad, nors ir silpnos, visų šių sąveikų suma suteikia junginiui didelį tarpmolekulinį stabilumą.

Dėl to junginiai (organiniai arba neorganiniai), galintys sudaryti dipolio-dipolio sąveiką, turi aukštą virimo ar lydymosi temperatūrą.

Dipolio momentas

Molekulės dipolio momentas µ yra vektoriaus kiekis. Kitaip tariant: tai priklauso nuo krypčių, kur yra poliškumo gradientas. Kaip ir kodėl atsiranda šis gradientas? Atsakymas slypi jungtyse ir vidiniame elementų atomų pobūdyje.

Pavyzdžiui, viršutiniame paveikslėlyje A yra labiau elektronegatyvus nei B, taigi AB jungtyje didžiausias elektronų tankis yra aplink A.

Kita vertus, B „atsisako“ savo elektronų debesies ir yra apsuptas elektronų, kuriems trūksta elektronų. Šis elektronegatyvumo skirtumas tarp A ir B sukuria poliškumo gradientą.

Kadangi vienoje srityje gausu elektronų (δ-), o kitoje - mažai elektronų (δ +), atsiranda du poliai, kurie, atsižvelgiant į atstumą tarp jų, sukuria skirtingą µ dydį, kuris nustatomas kiekvienam junginiui. .

Simetrija

Jei tam tikro junginio molekulė turi μ = 0, tada sakoma, kad ji yra apolinė molekulė (net jei ji turi poliškumo gradientus).

Norint suprasti, kaip simetrija, taigi ir molekulinė geometrija, vaidina svarbų vaidmenį šiame parametre, būtina dar kartą apsvarstyti AB ryšį.

Dėl skirtingo jų elektronegatyvumo yra apibrėžti regionai, kuriuose gausu ir mažai elektronų.

Kas būtų, jei nuorodos būtų AA ar BB? Šiose molekulėse nebūtų dipolio momento, nes abu atomai vienodai pritraukia prie jų elektronus (šimto procentų kovalentinį ryšį).

Kaip matyti paveikslėlyje, nei AA, nei BB molekulėse dabar nėra regionų, kuriuose gausu ar mažai elektronų (raudonos ir mėlynos). Kitas jėgos tipas yra atsakingas už A ₂ ir B _{2 palaikymą kartu} : sukeltos dipolio ir dipolio sąveikos, dar žinomos kaip Londono jėgos arba dispersinės jėgos.

Priešingai, jei molekulės būtų AOA arba BOB tipo, tarp jų polių atsirastų atstūmimai, nes jie turi vienodus krūvius:

Dviejų BOB molekulių δ + sritys neleidžia efektyvios dipolio-dipolio sąveikos; tas pats nutinka dviejų AOA molekulių δ-sritims. Panašiai, abi molekulių poros turi μ = 0. Poliškumo gradientas OA vektoriniu būdu panaikinamas kartu su jungties AO.

Todėl, nesant efektyvios dipolių orientacijos, AOA ir BOB porose taip pat atsiranda dispersinės jėgos.

Netiesinių molekulių asimetrija

Paprasčiausias atvejis yra CF ₄ molekulė (arba CX ₄ rūšis ). Čia C turi tetraedrinę molekulinę geometriją, o viršūnėse, ypač ant elektronegatyvinių F atomų, randama elektronų turtingų sričių.

Poliškumo gradientas CF panaikinamas bet kuria tetraedro kryptimi, todėl visų šių vektorių suma lygi 0.

Taigi, nors tetraedro centras yra labai teigiamas (δ +), o jo viršūnės yra labai neigiamos (δ-), ši molekulė negali sudaryti dipolio-dipolio sąveikos su kitomis molekulėmis.

Dipolių orientacija

Linijinių AB molekulių atveju jos yra orientuotos taip, kad sudarytų efektyviausią dipolio-dipolio sąveiką (kaip matyti aukščiau esančiame paveikslėlyje). Aukščiau pateiktas principas yra vienodai taikomas kitoms molekulinėms geometrijoms; pavyzdžiui, NO ₂ molekulių kampinės .

Taigi šios sąveikos nustato, ar junginys AB yra dujos, skystis ar kieta medžiaga kambario temperatūroje.

Labai tikėtina, kad junginiai A ₂ ir B ₂ (purpurinės elipsės) yra dujiniai. Tačiau, jei jo atomai yra labai nepatogūs ir lengvai poliarizuojami (dėl to padidėja Londono jėgos), tada abu junginiai gali būti kieti arba skysti.

Kuo stipresnė dipolio-dipolio sąveika, tuo didesnė sąsaja tarp molekulių; taip pat kuo aukštesnis junginio lydymosi ir virimo taškas. Taip yra todėl, kad norint „nutraukti“ šias sąveikas reikia aukštesnės temperatūros.

Kita vertus, pakilus temperatūrai, molekulės dažniau vibruoja, sukasi ir juda. Šis „molekulinis sujaudinimas“ pablogina dipolių orientaciją, todėl silpnėja junginio tarpmolekulinės jėgos.

Vandenilio ryšių sąveika

Viršutiniame paveikslėlyje pavaizduotos penkios vandens molekulės, sąveikaujančios vandenilio ryšiais. Tai yra ypatingas dipolio-dipolio sąveikos tipas. Elektronų neturtingą sritį užima H; o elektronų turtingą sritį (δ-) užima labai elektroneigiami atomai N, O ir F.

Tai yra, molekulės, turinčios N, O ir F atomus, sujungtus su H, gali sudaryti vandenilio ryšius.

Taigi, vandenilio ryšiai yra OHO, NHN ir FHF, OHN, NHO ir kt. Šios molekulės turi nuolatinius ir labai intensyvius dipolio momentus, kurie orientuoja jas teisingai „pasinaudoti“ šiais tiltais.

Jie energetiškai silpnesni už bet kokius kovalentinius ar joninius ryšius. Nors dėl visų vandenilio jungčių, esančių junginio fazėje (kieta, skysta ar dujinė), junginys turi savybių, apibrėžiančių jį kaip unikalų.

Pavyzdžiui, toks yra vanduo, kurio vandenilio jungtys lemia aukštą jo virimo temperatūrą ir ledo būklę, palyginti su skystu vandeniu; priežastis, kodėl ledkalniai plūduriuoja jūrose.

Nuorodos

1. Dipolio-dipolio pajėgos. Gauta 2018 m. Gegužės 30 d. Iš: chem.purdue.edu
2. Beribis mokymasis. Dipolio-dipolio jėga. Gauta 2018 m. Gegužės 30 d. Iš: kursai.lumenlearning.com
3. Jennifer Roushar. (2016). Dipolio-dipolio pajėgos. Gauta 2018 m. Gegužės 30 d. Iš: sophia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018 m. Gegužės 3 d.). Kokie yra vandenilio klijavimo pavyzdžiai? Gauta 2018 m. Gegužės 30 d. Iš: thinkco.com
5. Mathews, CK, Van Holde, KE ir Ahern, KG (2002) Biochemija. Trečias leidimas. „Addison Wesley Longman, Inc.“, P 33.
6. Whittenas, Davisas, Peckas ir Stanley. Chemija. (8-asis leidimas). CENGAGE mokymasis, p. 450–452.
7. Vartotojas Qwerter. (2011 m. Balandžio 16 d.). 3D modelio vandenilio jungtys tualete. . Gauta 2018 m. Gegužės 30 d. Iš: commons.wikimedia.org