กองกำลังไดโพลคืออะไร?



แรงไดโพลไดโพล หรือกองกำลังของ Keesom คือปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลที่มีอยู่ในโมเลกุลที่มีช่วงเวลาไดโพลถาวร มันเป็นหนึ่งในกองกำลัง Van der Waals และแม้ว่ามันจะห่างไกลจากความแข็งแกร่ง แต่ก็เป็นปัจจัยสำคัญที่อธิบายคุณสมบัติทางกายภาพของสารประกอบหลายชนิด.

คำว่า "ไดโพล" หมายถึงสองขั้วอย่างชัดเจน: หนึ่งขั้วลบและขั้วบวกหนึ่งขั้ว ดังนั้นเราพูดถึงโมเลกุล dipolar เมื่อพวกเขาได้กำหนดขอบเขตของความหนาแน่นอิเล็กทรอนิกส์สูงและต่ำซึ่งเป็นไปได้เฉพาะถ้าอิเล็กตรอน "โยกย้าย" พิเศษต่ออะตอมบางอย่าง: อิเล็กตรอนมากที่สุด.

ภาพด้านบนแสดงให้เห็นถึงการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างไดโพล - ไดโพลระหว่างโมเลกุล A-B สองช่วงเวลากับไดโพลถาวร นอกจากนี้ยังสามารถสังเกตได้ว่าโมเลกุลมีความสำคัญอย่างไรเพื่อให้การโต้ตอบมีประสิทธิภาพ ด้วยวิธีนี้พื้นที่บวกδ + ดึงดูดพื้นที่ลบδ-.

ตามที่กล่าวมาข้างต้นสามารถระบุได้ว่าการโต้ตอบประเภทนี้เป็นทิศทาง โมเลกุลในสภาพแวดล้อมของพวกเขาหมุนขั้วของพวกมันในลักษณะที่แม้ว่าพวกมันจะอ่อนแอ แต่ผลรวมของปฏิกิริยาเหล่านี้ทั้งหมดทำให้เกิดความเสถียรของโมเลกุลระหว่างโมเลกุล.

สิ่งนี้ส่งผลให้สารประกอบ (อินทรีย์หรืออนินทรีย์) สามารถสร้างปฏิกิริยาระหว่างไดโพลที่มีจุดเดือดหรือจุดหลอมเหลวสูง.

ดัชนี

  • 1 ช่วงเวลา dipolar
    • 1.1 สมมาตร
    • 1.2 ความไม่สมมาตรในโมเลกุลที่ไม่ใช่เชิงเส้น
  • 2 ทิศทางของไดโพล
  • 3 การโต้ตอบโดยสะพานไฮโดรเจน
  • 4 อ้างอิง

ช่วงเวลา Dipolar

โมเมนต์ไดโพลμของโมเลกุลคือขนาดเวกเตอร์ กล่าวอีกนัยหนึ่ง: มันขึ้นอยู่กับทิศทางที่มีการไล่ระดับสีของขั้ว การไล่ระดับสีนี้เกิดขึ้นได้อย่างไรและทำไม? คำตอบนั้นอยู่ในลิงก์และในธรรมชาติของอะตอมของธาตุ.

ตัวอย่างเช่นในภาพด้านบน A มีอิเล็กตรอนมากกว่า B ดังนั้นในลิงก์ A-B ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนสูงสุดจะอยู่ที่ A.

ในทางตรงกันข้าม B "ยอมแพ้" เมฆอิเล็กทรอนิกส์ของมันและดังนั้นจึงล้อมรอบด้วยภูมิภาคที่อิเล็กตรอนไม่ดี ความแตกต่างของอิเลคโตรเนกาติตีระหว่าง A และ B นี้จะสร้างการไล่ระดับสีของขั้ว.

เนื่องจากบริเวณหนึ่งนั้นอุดมไปด้วยอิเล็กตรอน (δ-) ในขณะที่อีกส่วนหนึ่งเป็นอิเล็กตรอนที่ไม่ดี (δ +) ทั้งสองขั้วจะปรากฏขึ้นซึ่งขึ้นอยู่กับระยะทางระหว่างพวกเขาทำให้เกิดขนาดแตกต่างกันของμซึ่งถูกกำหนดสำหรับแต่ละสารประกอบ.

สมมาตร

ถ้าโมเลกุลของสารประกอบที่ให้นั้นมีμ = 0 มันก็จะบอกว่าเป็นโมเลกุลของโมเลกุล (แม้ว่ามันจะมีขั้วของการไล่ระดับสี).

เพื่อให้เข้าใจว่าสมมาตร - และดังนั้นเรขาคณิตโมเลกุล - มีบทบาทสำคัญในพารามิเตอร์นี้จำเป็นต้องพิจารณาลิงค์ A-B อีกครั้ง.

เนื่องจากความแตกต่างของอิเล็กโตรเนกาติฟายอิเล็กตริกของพวกมันจึงทำให้เกิดบริเวณที่อุดมสมบูรณ์และอิเล็กตรอนไม่ดี.

ถ้าลิงก์เป็น A-A หรือ B-B ล่ะ? ในโมเลกุลเหล่านี้จะไม่มีโมเมนต์ไดโพลเนื่องจากอะตอมทั้งสองดึงดูดพวกมันในแบบเดียวกับอิเล็กตรอนของพันธะ (พันธะโควาเลนต์หนึ่งร้อยเปอร์เซ็นต์).

ดังที่เห็นในภาพทั้งในโมเลกุล A-A หรือในโมเลกุล B-B นั้นเป็นบริเวณที่อุดมสมบูรณ์หรือบริเวณที่อิเล็กตรอนไม่ดี (แดงและน้ำเงิน) ที่นี่มีกองกำลังอีกประเภทหนึ่งที่รับผิดชอบร่วมกัน2 และ B2: ปฏิกิริยาของไดโพล - ไดโพลหรือที่รู้จักกันในชื่อลอนดอนหรือกองกำลังกระจาย.

ในทางตรงกันข้ามถ้าโมเลกุลเป็นประเภท AOA หรือ BOB จะมีแรงผลักระหว่างขั้วของพวกเขาเพราะพวกมันมีประจุเหมือนกัน:

ภูมิภาคδ + ของสอง BOB โมเลกุลไม่อนุญาตให้มีปฏิสัมพันธ์แบบไดโพล - ไดโพลที่มีประสิทธิภาพ เกิดขึ้นเช่นเดียวกันสำหรับภูมิภาค of- ของโมเลกุล AOA ทั้งสอง นอกจากนี้โมเลกุลของทั้งคู่ยังมีμ = 0 การไล่ระดับสีขั้วถูกยกเลิก O-A แบบเวกเตอร์ด้วยพันธะ A-O.

ดังนั้นการกระจายแรงเข้ามาเล่นในคู่ AOA และ BOB เนื่องจากไม่มีการวางแนวที่มีประสิทธิภาพของไดโพล.

ความไม่สมดุลในโมเลกุลที่ไม่ใช่เชิงเส้น

กรณีที่ง่ายที่สุดคือโมเลกุล CF4 (หรือพิมพ์ CX4) ที่นี่ C มีรูปทรงโมเลกุลของ tetrahedral และบริเวณที่อุดมด้วยอิเล็กตรอนอยู่ที่จุดยอดโดยเฉพาะอะตอมของอิเล็กตรอนที่ F.

การไล่ระดับสีขั้ว C-F ถูกยกเลิกในทิศทางใด ๆ ของจัตุรมุขทำให้ผลรวมเวกเตอร์ของสิ่งเหล่านี้เท่ากับ 0.

ดังนั้นแม้ว่าศูนย์กลางของจัตุรมุขเป็นบวกมาก (δ +) และจุดยอดของมันเป็นลบมาก (δ-) แต่โมเลกุลนี้ไม่สามารถสร้างปฏิสัมพันธ์ระหว่างไดโพล - ไดโพลกับโมเลกุลอื่น ๆ.

การวางแนวของไดโพล

ในกรณีของโมเลกุลเชิงเส้น A-B เหล่านี้จะเน้นในลักษณะที่พวกเขาก่อให้เกิดการปฏิสัมพันธ์ไดโพล - ไดโพลที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด (ดังที่เห็นในภาพด้านบน) ข้อมูลข้างต้นสามารถใช้ได้ในลักษณะเดียวกันกับรูปทรงโมเลกุลอื่น ๆ ตัวอย่างเช่นวัตถุเชิงมุมในกรณีที่ไม่มีโมเลกุล2.

ดังนั้นปฏิกิริยาเหล่านี้จะตรวจสอบว่าสารประกอบ A-B เป็นก๊าซของเหลวหรือของแข็งที่อุณหภูมิห้อง.

ในกรณีของสารประกอบ A2 และ B2 (พวกรูปวงรีสีม่วง) มีโอกาสมากที่พวกมันจะเป็นก๊าซ อย่างไรก็ตามถ้าอะตอมของพวกมันมีขนาดใหญ่และโพลาไรซ์ได้ง่าย (ซึ่งเพิ่มพลังของลอนดอน) สารประกอบทั้งสองอาจเป็นของแข็งหรือของเหลว.

ยิ่งปฏิสัมพันธ์ไดโพล - ไดโพลมีความแข็งแกร่งมากขึ้นเท่าใดการเกาะกันของโมเลกุลก็จะยิ่งมากขึ้น ในทำนองเดียวกันจุดหลอมเหลวและจุดเดือดของสารประกอบจะสูงขึ้น นี่เป็นเพราะอุณหภูมิที่สูงขึ้นเป็นสิ่งจำเป็นในการ "หยุด" ปฏิกิริยาเหล่านี้.

ในทางตรงกันข้ามการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิทำให้โมเลกุลสั่นสะเทือนหมุนและเคลื่อนที่บ่อยขึ้น "ความปั่นป่วนของโมเลกุล" ทำให้การวางแนวของไดโพลลดลงดังนั้นแรงระหว่างโมเลกุลของสารประกอบจึงลดลง.

ปฏิกิริยาโดยสะพานไฮโดรเจน

ในภาพด้านบนโมเลกุลน้ำห้าโมเลกุลแสดงปฏิกิริยากับพันธะไฮโดรเจน นี่คือการโต้ตอบแบบพิเศษของไดโพล - ไดโพล ภูมิภาคที่ยากจนอิเล็กตรอนถูกครอบครองโดย H; และภูมิภาคที่อุดมด้วยอิเล็กตรอน (δ-) นั้นถูกครอบครองโดยอะตอมที่มีอิเล็กตรอนสูง N, O และ F.

นั่นคือโมเลกุลที่มีอะตอม N, O และ F ที่เชื่อมโยงกับ H สามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนได้.

ดังนั้นพันธะไฮโดรเจนคือ O-H-O, N-H-N และ F-H-F, O-H-N, N-H-O ฯลฯ โมเลกุลเหล่านี้มีช่วงเวลาไดโพลที่ถาวรและรุนแรงมากซึ่งปรับทิศทางพวกมันอย่างถูกต้องเพื่อ "ทำให้สะพานเหล่านี้ได้ประโยชน์สูงสุด".

พวกมันอ่อนแอกว่าพันธะโควาเลนต์หรืออิออนิค แม้ว่าผลรวมของพันธะไฮโดรเจนทั้งหมดในเฟสของสารประกอบ (ของแข็งของเหลวหรือก๊าซ) ทำให้มันแสดงคุณสมบัติที่กำหนดว่าเป็นเอกลักษณ์.

ตัวอย่างเช่นในกรณีของน้ำซึ่งสะพานไฮโดรเจนมีหน้าที่รับผิดชอบในจุดเดือดสูงและในสถานะน้ำแข็งมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำของเหลว เหตุผลที่ภูเขาน้ำแข็งลอยอยู่ในทะเล.

การอ้างอิง

  1. แรงไดโพล - ไดโพล สืบค้นเมื่อวันที่ 30 พฤษภาคม 2018 จาก: chem.purdue.edu
  2. การเรียนรู้ไร้ขีด จำกัด. แรงไดโพล - ไดโพล. สืบค้นเมื่อวันที่ 30 พฤษภาคม 2018 จาก: courses.lumenlearning.com
  3. Jennifer Roushar (2016). แรงไดโพล - ไดโพล. สืบค้นเมื่อวันที่ 30 พฤษภาคม 2018 จาก: sophia.org
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (3 พฤษภาคม 2018). อะไรคือตัวอย่างของพันธะไฮโดรเจน? สืบค้นเมื่อวันที่ 30 พฤษภาคม 2018 จาก: thoughtco.com
  5. แมทธิวส์ซี. เค. แวนโฮลด์เค และเฮิร์นเค. กรัม (2545) ชีวเคมี ฉบับที่สาม Addison Wesley Longman, Inc. , P 33.
  6. Whitten, Davis, Peck & Stanley เคมี (8th ed.) CENGAGE การเรียนรู้, หน้า 450-452.
  7. ผู้ใช้ Qwerter (16 เมษายน 2011) พันธะไฮโดรเจนโมเดล 3 มิติในห้องน้ำ [รูป] สืบค้นเมื่อวันที่ 30 พฤษภาคม 2018 จาก: commons.wikimedia.org