ขั้ว (เคมี) โมเลกุลและตัวอย่างขั้ว

ขั้วเคมี มันเป็นคุณสมบัติที่โดดเด่นด้วยการปรากฏตัวของการกระจายที่แตกต่างกันของความหนาแน่นอิเล็กทรอนิกส์ในโมเลกุล ในโครงสร้างของมันดังนั้นจึงมีภูมิภาคที่มีประจุลบ (δ-) และอื่น ๆ ที่มีประจุบวก (δ +) ทำให้เกิดโมเมนต์ dipolar.

โมเมนต์ไดโพล (μ) ของการเชื่อมโยงเป็นรูปแบบของการแสดงออกของขั้วของโมเลกุล มันมักจะแสดงเป็นเวกเตอร์ที่มีต้นกำเนิดที่พบในโหลด (+) และจุดสิ้นสุดอยู่ในโหลด (-) แม้ว่าสารเคมีบางตัวแสดงในทางตรงกันข้าม.

ในภาพด้านบนแผนที่ของศักย์ไฟฟ้าสถิตสำหรับน้ำ H₂O. พื้นที่สีแดง (อ็อกซิเจนอะตอม) สอดคล้องกับความหนาแน่นของอิเลคทรอนิคส์ที่มากขึ้นและนอกจากนี้ยังสามารถเห็นได้ว่ามันโดดเด่นบนพื้นที่สีน้ำเงิน (อะตอมไฮโดรเจน).

เนื่องจากการกระจายตัวของความหนาแน่นทางอิเลคทรอนิคส์นี้มีลักษณะต่างกันจึงมีการกล่าวว่ามีขั้วบวกและขั้วลบ นั่นเป็นเหตุผลที่เราพูดถึง 'ขั้ว' ของสารเคมีและสำหรับช่วงเวลาหนึ่งของ Dipolar.

ดัชนี

• 1 ช่วงเวลา dipolar
  • 1.1 ความไม่สมดุลของโมเลกุลของน้ำ
• 2 โมเลกุลโพลาร์
• 3 ตัวอย่าง
  • 3.1 SO2
  • 3.2 CHCl3
  • 3.3 HF
  • 3.4 NH3
  • 3.5 โมเลกุลของโมเลกุลกับ heteroatoms
• 4 อ้างอิง

ช่วงเวลา Dipolar

โมเมนต์ไดโพลถูกกำหนดโดยสมการต่อไปนี้:

μ = δ·d

โดยที่ charge คือประจุไฟฟ้าของแต่ละขั้วขั้วบวก (+ δ) หรือลบ (-δ) และ d  คือระยะห่างระหว่างพวกเขา.

ช่วงเวลาไดโพลมักแสดงเป็น debye โดยมีสัญลักษณ์ D มิเตอร์คูลอมบ์เท่ากับ 2,998 · 10²⁹ D.

ค่าของโมเมนต์ไดโพลของพันธะระหว่างอะตอมสองชนิดที่แตกต่างกันนั้นสัมพันธ์กับความแตกต่างของอิเล็กโตรเนกาติโฟติตี้ของอะตอมที่ก่อตัวเป็นลิงก์.

สำหรับโมเลกุลที่จะเป็นขั้วมันไม่เพียงพอที่จะมีการเชื่อมโยงขั้วในโครงสร้างของมัน แต่มันก็ต้องมีรูปทรงเรขาคณิตแบบอสมมาตร ในลักษณะที่จะป้องกันไม่ให้ช่วงเวลา Dipolar จากการยกเลิกกันเวกเตอร์.

ความไม่สมดุลในโมเลกุลของน้ำ

โมเลกุลของน้ำมีพันธะ O-H สองอัน เรขาคณิตของโมเลกุลคือเชิงมุมนั่นคือด้วย "V" รูปร่าง; ดังนั้นช่วงไดโพลของพันธะจะไม่ยกเลิกซึ่งกันและกัน แต่ผลรวมของพวกมันจะเกิดขึ้นที่ชี้ไปยังอะตอมออกซิเจน.

แผนที่ศักย์ไฟฟ้าสถิตสำหรับ H₂หรือสะท้อนถึงสิ่งนี้.

หากตรวจพบโมเลกุลเชิงมุม H-O-H คำถามต่อไปนี้อาจเกิดขึ้นได้: มันไม่สมมาตรจริงหรือ หากแกนจินตภาพถูกลากผ่านอะตอมออกซิเจนโมเลกุลจะถูกแบ่งออกเป็นสองส่วนเท่า ๆ กัน: H-O | O-H.

แต่มันไม่เป็นเช่นนั้นถ้าแกนจินตภาพอยู่ในแนวนอน เมื่อแกนนี้แบ่งโมเลกุลออกเป็นสองส่วนอีกครั้งจะมีอะตอมออกซิเจนอยู่ด้านหนึ่งและอีกสองอะตอมของไฮโดรเจน.

แล้วสำหรับเรื่องนี้ความสมมาตรที่ชัดเจนของ H₂หรือมันสิ้นสุดลงแล้วและถือว่าเป็นโมเลกุลที่ไม่สมมาตร.

โมเลกุลขั้วโลก

โมเลกุลของขั้วโลกจะต้องสอดคล้องกับลักษณะหลายอย่างเช่น:

-การกระจายตัวของประจุไฟฟ้าในโครงสร้างโมเลกุลนั้นไม่สมมาตร.

-พวกเขามักจะละลายในน้ำ ทั้งนี้เป็นเพราะโมเลกุลของขั้วสามารถมีปฏิสัมพันธ์โดยแรงไดโพล - ไดโพลซึ่งน้ำมีลักษณะเป็นช่วงเวลาที่มีไดโพลขนาดใหญ่.

นอกจากนี้ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกนั้นสูงมาก (78.5) ซึ่งช่วยให้สามารถรักษาประจุไฟฟ้าที่แยกจากกันได้ซึ่งจะช่วยเพิ่มการละลาย.

-โดยทั่วไปโมเลกุลขั้วโลกมีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูง.

กองกำลังเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นโดยปฏิสัมพันธ์ไดโพล - ไดโพล, แรงกระจายของลอนดอนและการก่อตัวของสะพานไฮโดรเจน.

-เนื่องจากประจุไฟฟ้าโมเลกุลของโพลาร์สามารถนำไฟฟ้าได้.

ตัวอย่าง

SW₂

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO)₂) ออกซิเจนมีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้เท่ากับ 3.44 ในขณะที่อิเล็กโตรเนกาติวีตี้ของกำมะถันคือ 2.58 ดังนั้นออกซิเจนจึงมีอิเลคโตรเนกาติตี้มากกว่าซัลเฟอร์ มีพันธะสองตัว S = O, O มีประจุδ-และ S ประจุδ+.

เป็นโมเลกุลเชิงมุมกับ S ที่จุดสุดยอดสองช่วงเวลา dipolar จะมุ่งเน้นไปในทิศทางเดียวกัน และด้วยเหตุนี้พวกมันจึงรวมตัวกันสร้างโมเลกุล SO ขึ้นมา₂ ขั้วโลก.

CHCl₃

คลอโรฟอร์ม (HCCl)₃) มีลิงค์ C-H และลิงค์ C-Cl สามลิงค์.

อิเลคโตรเนกาติวีตี้ของ C คือ 2.55 และอิเลคโตรเนกาติวีตี้ของ H คือ 2.2 ดังนั้นคาร์บอนจึงมีอิเลคโตรเนกาติตี้มากกว่าไฮโดรเจน และดังนั้นช่วงเวลาไดโพลจะถูกเน้นจาก H (δ +) ถึง C (δ-): C^δ--H^δ+.

ในกรณีของพันธบัตร C-Cl นั้น C มีค่าอิเลคโตรเนกาติวิตี้เท่ากับ 2.55 ในขณะที่ Cl มีค่าอิเลคโตรเนกาติตีที่ 3.16 เวกเตอร์ไดโพลหรือโมเมนต์ไดโพลจะเน้นจาก C ถึง Cl ในพันธะ C ทั้งสาม ^δ+-Cl ^δ-.

มีบริเวณอิเล็กตรอนที่ไม่ดีรอบ ๆ อะตอมของไฮโดรเจนและบริเวณที่อุดมด้วยอิเล็กตรอนประกอบด้วยอะตอมของคลอรีนสามตัว CHCl₃ มันถือเป็นโมเลกุลขั้วโลก.

HF

ไฮโดรเจนฟลูออไรด์มีพันธะ H-F เพียงเส้นเดียว อิเลคโตรเนกาติวีตี้ของ H คือ 2.22 และอิเลคโตรเนกาติวีตี้ของ F คือ 3.98 ดังนั้นฟลูออรีนจึงจบลงด้วยความหนาแน่นของอิเล็กตรอนที่สูงที่สุดและความสัมพันธ์ระหว่างอะตอมทั้งสองนั้นดีที่สุดเมื่อ: H^δ+-F^δ-.

NH₃

แอมโมเนีย (NH)₃) มีสามพันธะ N-H อิเลคโตรเนกาติวีตี้ของ N คือ 3.06 และอิเลคโตรเนกาติวีตี้ของ H คือ 2.22 ในการเชื่อมโยงทั้งสามนั้นความหนาแน่นทางอิเลคทรอนิกส์นั้นมุ่งเน้นไปที่ไนโตรเจนยิ่งใหญ่กว่าด้วยการมีอิเล็กตรอนอิสระหนึ่งคู่.

โมเลกุลของ NH₃ มันเป็นจัตุรมุขกับอะตอมของ N ครอบครองจุดสุดยอด ช่วงเวลาไดโพลทั้งสามซึ่งสอดคล้องกับลิงก์ N-H นั้นจะมุ่งไปในทิศทางเดียวกัน ในนั้น ,- ตั้งอยู่ใน N และδ + ใน H ดังนั้นลิงก์คือ: N^δ--H^δ+.

ช่วงเวลาของ dipolar เหล่านี้ความไม่สมดุลของโมเลกุลและอิเล็กตรอนอิสระคู่ในไนโตรเจนทำให้แอมโมเนียเป็นโมเลกุลที่มีขั้วสูง.

แมคโครโมเลกุลกับ heteroatoms

เมื่อโมเลกุลมีขนาดใหญ่มากมันไม่ถูกต้องที่จะจำแนกพวกมันออกเป็นขั้วหรือขั้วในตัวมันเอง นี่เป็นเพราะอาจมีบางส่วนของโครงสร้างที่มีทั้ง apolar (hydrophobic) และคุณสมบัติขั้ว (hydrophilic).

สารประกอบประเภทนี้เรียกว่าแอมฟิฟิลหรือ amphipathic เนื่องจากชิ้นส่วน apolar นั้นถือว่าเป็นอิเล็กตรอนที่ไม่ดีเมื่อเทียบกับส่วนที่เป็นขั้วดังนั้นจึงมีขั้วอยู่ในโครงสร้าง.

โดยทั่วไปสามารถคาดได้ว่าโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มี heteroatoms มีช่วงเวลาแบบไดโพลและด้วยขั้วทางเคมี.

heteroatoms นั้นเป็นสิ่งที่แตกต่างจากโครงสร้างของโครงกระดูก ยกตัวอย่างเช่นโครงกระดูกของคาร์บอนนั้นมีความสำคัญทางชีวภาพมากที่สุดและอะตอมที่มันก่อตัวเป็นคาร์บอน (นอกเหนือจากไฮโดรเจน) เรียกว่าอะตอมเฮเทอโร.

การอ้างอิง

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008) เคมี (8th ed.) CENGAGE การเรียนรู้.
2. ศ. กฤษณะ (2007) สารประกอบที่มีขั้วและไม่มีขั้ว วิทยาลัยชุมชนเซนต์หลุยส์ ดึงมาจาก: users.stlcc.edu
3. Murmson, Serm (14 มีนาคม 2018) วิธีการอธิบายขั้ว Sciencing สืบค้นจาก: sciencing.com
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (5 ธันวาคม 2018) คำจำกัดความและตัวอย่างของพันธบัตรขั้วโลก (Bond Covalent Bond) ดึงมาจาก: thoughtco.com
5. วิกิพีเดีย (2019) ขั้วเคมี สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
6. Quimitube (2012) พันธะโควาเลนต์: ขั้วของพันธะและขั้วโมเลกุล ดึงมาจาก: quimitube.com