Apakah daya dipole dipole?



The dipole dipole forces atau daya Keesom adalah interaksi antara intermolecular yang terdapat di dalam molekul dengan momen-momen dipol kekal. Ia adalah salah satu kuasa Van der Waals dan walaupun ia jauh dari yang paling kuat, ia adalah faktor utama yang menerangkan sifat fizikal sebatian banyak.

Istilah "dipole" merujuk secara jelas kepada dua tiang: satu negatif dan satu positif. Oleh itu, kita bercakap tentang molekul dipolar apabila mereka telah menentukan kawasan kepadatan elektronik yang tinggi dan rendah, yang hanya mungkin jika elektron "berhijrah" secara sengaja ke arah atom-atom tertentu: paling elektronegatif.

Imej atas menggambarkan interaksi dipole-dipole di antara dua molekul A-B dengan momen dipol kekal. Juga, dapat dilihat bagaimana molekul berorientasi supaya interaksinya efisien. Dengan cara ini, rantau positif δ + menarik rantau negatif δ-.

Menurut yang tersebut di atas, boleh dinyatakan bahawa jenis interaksi ini berarah (tidak seperti interaksi caj caj ionik). Molekul-molekul dalam persekitaran mereka mengarahkan tiang mereka sedemikian rupa sehingga, walaupun mereka lemah, jumlah semua interaksi ini memberikan kestabilan antimolekul yang besar ke dalam sebatian.

Ini menghasilkan sebatian (organik atau bukan organik) yang mampu membentuk interaksi dipole-dipole yang menunjukkan titik didih atau lebur yang tinggi.

Indeks

  • 1 momen dipolar
    • 1.1 Simetri
    • 1.2 Asimetri dalam molekul bukan linear
  • 2 Orientasi berpol
  • 3 Interaksi dengan jambatan hidrogen
  • 4 Rujukan

Momen Dipolar

Momen molekul μ daripada molekul ialah magnitudo vektor. Dalam erti kata lain: ia bergantung kepada arah di mana terdapat kecerunan polariti. Bagaimana dan mengapa kecerunan ini berasal? Jawapannya terletak pada pautan dan sifat intrinsik atom unsur-unsur.

Sebagai contoh, dalam imej atas A lebih banyak elektronegatif daripada B, maka dalam pautan A-B, ketumpatan elektron tertinggi terletak di sekitar A.

Sebaliknya, B "menyerah" awan elektroniknya dan, oleh itu, dikelilingi oleh kawasan yang kurang elektron. Perbezaan dalam elektronegativiti antara A dan B mencipta kecerunan polariti.

Oleh kerana satu rantau kaya dengan elektron (δ-) manakala yang lain adalah miskin elektron (δ +), kedua tiang itu muncul, yang, bergantung pada jarak di antara mereka, menghasilkan magnitud yang berbeza dari μ, yang ditentukan untuk setiap sebatian.

Simetri

Sekiranya molekul sebatian diberikan mempunyai μ = 0, maka dikatakan sebagai molekul apolar (walaupun ia mempunyai kecerunan polariti).

Untuk memahami bagaimana simetri - dan oleh itu, geometri molekul - memainkan peranan penting dalam parameter ini, perlu dipertimbangkan lagi pautan A-B.

Oleh kerana perbezaan elektronegativiti mereka, terdapat kawasan-kawasan tertentu yang kaya dan miskin dalam elektron.

Bagaimana jika pautan itu adalah A-A atau B-B? Dalam molekul-molekul ini tidak akan ada momen dipole, kerana kedua-dua atom menarik kepada mereka dengan cara yang sama elektron ikatan (seratus peratus ikatan kovalen).

Seperti yang dapat dilihat dalam imej, tidak juga dalam molekul A-A atau dalam molekul B-B adalah kawasan kaya atau elektron yang miskin (merah dan biru) yang kini diperhatikan. Di sini satu lagi jenis kuasa bertanggungjawab untuk memegang bersama2 dan B2: interaksi dipole-dipole yang dipengaruhi, juga dikenali sebagai tentera atau daya penyebaran London.

Sebaliknya, jika molekul itu adalah jenis AOA atau BOB, maka akan ada penolakan antara tiang mereka kerana mereka mempunyai caj yang sama:

Δ + wilayah dua molekul BOB tidak membenarkan interaksi dipole-dipole yang cekap; perkara yang sama berlaku untuk δ- kawasan dua molekul AOA. Juga, kedua-dua pasangan molekul mempunyai μ = 0. Kecerunan polariti O-A dibatalkan secara vektor dengan ikatan A-O.

Akibatnya, daya penyebaran berlaku dalam pasangan AOA dan BOB, kerana ketiadaan orientasi yang berkesan dari dipoles..

Asimetri dalam molekul bukan linear

Kes paling mudah ialah molekul CF4 (atau taip CX4). Di sini, C mempunyai geometri molekul tetrahedral dan kawasan yang kaya dengan elektron berada di simpang, khususnya pada atom elektronegatif F.

Kecerunan polariti C-F dibatalkan dalam mana-mana arahan tetrahedron, menyebabkan jumlah vektor semua ini sama dengan 0.

Oleh itu, walaupun pusat tetrahedron sangat positif (δ +) dan puncaknya sangat negatif (δ-), molekul ini tidak boleh membentuk interaksi dipole-dipole dengan molekul lain.

Orientasi berpol

Dalam kes molekul linear A-B, ini berorientasikan sedemikian rupa sehingga membentuk interaksi dipole-dipole yang paling berkesan (seperti yang dilihat pada imej di atas). Di atas digunakan dengan cara yang sama untuk geometri molekul lain; contohnya, sudut-sudut dalam kes NO molekul2.

Oleh itu, interaksi ini menentukan sama ada sebatian A-B adalah gas, cecair atau pepejal pada suhu bilik.

Dalam kes sebatian A2 dan B2 (yang disebut elips ungu), kemungkinan besar ia adalah gas. Walau bagaimanapun, jika atomnya sangat besar dan mudah polarizable (yang meningkatkan kekuatan London), maka kedua-dua sebatian mungkin pepejal atau cecair.

Semakin kuat interaksi dipole-dipole, semakin besar kohesi antara molekul; dengan cara yang sama, titik lebur dan didih didalamnya akan lebih tinggi. Ini kerana suhu yang lebih tinggi diperlukan untuk "memecahkan" interaksi ini.

Sebaliknya, peningkatan suhu menyebabkan molekul bergetar, berputar dan bergerak lebih kerap. Ini "agitasi molekul" merosot orientasi dipoles dan oleh itu, daya intermolecular kompaun lemah.

Interaksi dengan jambatan hidrogen

Dalam imej atas, lima molekul air ditunjukkan berinteraksi dengan ikatan hidrogen. Ini adalah jenis interaksi dipole-dipole khas. Rantau elektron yang miskin diduduki oleh H; dan kawasan kaya elektron (δ-) diduduki oleh atom elektronegatif yang sangat tinggi N, O dan F.

Iaitu, molekul dengan atom N, O, dan F yang dikaitkan dengan H boleh membentuk ikatan hidrogen.

Oleh itu, bon hidrogen adalah O-H-O, N-H-N dan F-H-F, O-H-N, N-H-O, dan sebagainya. Molekul-molekul ini mempersembahkan momen-momen dipole yang kekal dan sengit, yang betul mengarahkan mereka untuk "memanfaatkan jambatan-jambatan ini".

Mereka lebih lemah daripada sebarang ikatan kovalen atau ionik. Walaupun, jumlah semua ikatan hidrogen dalam fasa sebatian (pepejal, cecair atau gas) menyebabkan ia mempamerkan sifat-sifat yang menentukannya sebagai unik.

Contohnya, seperti air, jambatan hidrogen bertanggungjawab terhadap titik didih yang tinggi dan yang dalam keadaan ais kurang padat daripada air cair; sebab mengapa ais merambat di lautan.

Rujukan

  1. Dipole-Dipole Forces. Diperoleh pada 30 Mei 2018, dari: chem.purdue.edu
  2. Pembelajaran tanpa batas. Dipole-Dipole Force. Diperoleh pada 30 Mei 2018, dari: courses.lumenlearning.com
  3. Jennifer Roushar (2016). Dipole-Dipole Forces. Diperoleh pada 30 Mei 2018, dari: sophia.org
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (3 Mei 2018). Apakah Contoh-contoh Ikatan Hidrogen? Diambil pada 30 Mei 2018, dari: thoughtco.com
  5. Mathews, C.K., Van Holde, K.E. dan Ahern, K.G. (2002) Biokimia. Edisi ketiga. Addison Wesley Longman, Inc., P 33.
  6. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia (Ed ed.). CENGAGE Learning, p 450-452.
  7. Qwerter pengguna. (16 April 2011). Model bon hidrogen model di dalam tandas. [Rajah] Diperoleh pada 30 Mei 2018, dari: commons.wikimedia.org