Fig. 4.8. Formarea Schema legăturilor chimice în molecula de apă
Devierea unghiul dintre legăturile pot fi la 0 la 90 explica polaritatea O-H. și anume pereche de electroni, prin care se formează o legătură, desenată la un atom de oxigen. Ca rezultat, există unii atomi de hidrogen cu sarcină pozitivă; repulsie de sarcini pozitive conduce la o creștere a unghiului dintre legăturile. Comunicarea H-S mai puțin polar, deci mai puțin deviere. O astfel de explicație a structurii moleculelor de apă și hidrogen sulfurat vizual, dar oarecum simplificat.
Polaritatea legăturii chimice. Orice moleculă este o colecție de nuclee atomice încărcate pozitiv și electroni nor încărcat negativ. În cazul în care distribuția nor de electroni în molecula este astfel încât centrele de sarcini electrice pozitive și negative de încărcare nuclee nor de electroni compensate unul față de altul, iar nazyvaetsyapolyarnoy predstavlyaetsoboydipol molecula.
O măsură de polaritate este magnitudinea momentului dipol. zaryadaq care este produsul unei l distanța între tarifele
- cantitatea vector este notată cu o săgeată îndreptată spre centrul sarcinii negative la centrul pozitiv.
Concluzie: Datorită asimetria densității de electroni în moleculă un moment de dipol. Asimetria distribuției densității de fisiune electroni datorită naturii chimice și a structurii moleculei. și anume din care este format din atomi, care este natura legăturilor chimice, care este lungimea, direcția de comunicare; dacă există hibridizarea orbitală, prezența perechilor de electroni neîmpărtășite.
Fig. 4.9 arată apariția momentului dipol în molecula diatomica AB:
Fig. 4.9. Dipolul Momentul unei molecule diatomice
Măsurarea momentului de dipol poate da o idee de sim-simetrie a configurației de echilibru a moleculei.
La calcularea momentelor dipol moleculare folosesc adesea dipol momentele de obligațiuni individuale.
Adăugarea a doi vectori se poate face grafic prin regula paralelogramului
sau analitic prin formula (4.2), care exprimă teorema cosinusului:
unde j - unghiul dintre două legături chimice polare;
1 și 2 - dipol momente.
Rezultatul adăugării vectorului depinde de simetrie în aranjamentul legăturilor polare în moleculă. Acest lucru se poate întâmpla chiar și complete și parțiale de compensare reciprocă a momentelor de dipol de obligațiuni individuale. Construit simetric momentul în moleculele de dipol este absent, deși comunicarea individuală polară.
Astfel, moleculele și comunicarea cu o distribuție asimetrică a sarcinilor electrice, denumit polar. moleculele polare au un moment de dipol diferit de 0 (¹ 0).
La calcularea momentelor dipol ale moleculelor organice complexe sunt de preferință în diagrama de vector nu folosesc momentele de obligațiuni individuale. și momente de grup așa-numitele. caracterizează magnitudinea și direcția momentului vectorului de dipol al unei molecule care conține unul sau un alt grup de atomi (substituent) X, asociat cu fenil (C6 H5) sau un radical metil (CH3).
Momentul de dipol grup este creditat cu „plus“, dacă polul pozitiv al moleculei dipol C6 H5 X (sau CH3 X) este un substituent pe X (substituenții donoare de electroni. - CH3 CH3 O, NH2, și altele asemenea).
In schimb, grupuri care sunt centre de sarcină negativă, caracterizate printr-o valoare negativă a timpului grupului (electroni substituenți -CI retrag, Br, NO2, etc.).
Calcularea momentului de dipol de molecule care conțin doi substituenți X1 și X2. realizată prin formula:
în care: m1, m 2 - momente de grup substituenți;
q - unghiul dintre gruparea substituentă și direcția în momentul ultimei comunicări cu atomul de carbon adiacent;
j - unghiul dintre legăturile substituenților C direcțiile X1 și C-X2.
Noi o substanță în câmpul electric produs de condensator, polar molecula de ioni. Astfel, există o prejudecată de sarcini negative și pozitive ale moleculei relative-telno centrele lor de greutate în absența unui câmp. Modificările care sunt atomi, molecule, ioni supuși sub influența unui câmp electric, numită polarizare (P).
polarizare electronică - Pal;
polarizarea nucleară - Pat;
Orientarea polarizare - Por.
Mai mult decât atât, polarizarea totală P este suma tuturor tipurilor de polarizare.
În absența unui câmp electric de centre de sarcini pozitive și negative și momentul de dipol coincid = 0 (vezi. Fig. 4)
Fig. 4.10. Efectul unui câmp electric constant asupra comportamentului
Sub influența câmpului electric tarifele sunt deplasate mente cu privire la ele printr-o distanță L. și anume polarizarea se produce.
Particula indusă are loc (sau indusă) momentul dipolar
care depinde de puterea actuală a câmpului electric E.
Această relație poate fi exprimată ca o serie de expansiune în puteri:
Pentru mici E este cazul pentru creare de câmpuri electrice de cameră molecule polare sau ioni, este posibil să se restricționeze primul termen, adică,
Coeficientul de proporționalitate se numește polyarizuemos Tew. Se caracterizează capacitatea moleculelor de a cuantifica polarizarea-TION și prezintă un moment de dipol este creat atunci când câmpul încordate suprafață E = 1V.
Mai mare A, cu atât mai ușor este molecula polarizată.
Polarizabilitatea are dimensiunea de volum în sistemul GHS
; [A] = cm3 sau m 3
Valoarea polarizabilitatea a moleculelor de ordinul a 3 1A (1A 3 = 10 -30 m 3 = 10 -24 cm 3) și caracterizează cantitatea norului de electroni. și anume polarizabilitatea aproximativ egal ca mărime cu volumul moleculei. Acesta este sensul fizic al polarizabilitatea. Cu toate acestea, în această claritate SI pentru un pierdut, deoarece Dimensiunea sistemului SI
Polarizabilitatea asociată cu deformarea particulelor, numită deformare. Se caracterizează deplasarea norului de electroni și nuclee în ceea ce privește poziția sa inițială.
Deformarea polarizabilitatea este alcătuit din componente electronice și atomice:
Nuclee sunt mai puțin mobile decât electroni. Prin urmare, polyarizuemos nucleare Tew adesea neglijat, și anume, ADEF „ael.
Pentru moleculele de deformare polarizabilitatea poate fi timp personal în direcții diferite, și anume prezintă proprietățile anizotrope polarizabilitatea-ISD. Cu cea mai mare valoare observată în direcția polarizabilitatea legăturilor chimice.
Ca molecule nepolare sub influența elektriches-un câmp sunt deplasate nor și miezuri de electroni, polarizarea totală va ieși din polarizarea electronului și nuclear, adică Aceasta reprezintă o deformare de polarizare PAp.
Polarizarea, se face referire la un mol de substanță este numită polarizarea molară. Calculele statistice arată că polarizarea deformare a materiei
în cazul în care NA - numărul lui Avogadro (6,02 × 23 octombrie).
După cum se poate observa din această formulă, polarizarea molară este egală cu propriul său volum de un mol de substanță. Dimensionalitatii: [n] = m 3 / mol.
Grupul includ molecule polare, cum ar fi H2O, NH3. alcooli, cetone, acizi organici, compuși aromatici halogenați, etc.
Molecula constă din particule neutre, încărcate pozitiv și negativ. Există două tipuri de molecule - distribuție simetrică a încărcăturii (H2 CH4 C6 H6, etc ....) Și asimetric (HX, CH3 X, C6 H5 X; X - halogen). Aceasta - moleculele nepolare și polare. molecule polare sunt numite dipol sau dipol.
moleculele polare au un dipol moment de permanent 0. În domeniul electric, ei vor experimenta, de asemenea, deformare de polarizare, ceea ce duce la o creștere a momentului dipol, adică, într-un câmp electric, momentul de dipol al moleculei polare va consta din două componente: momentul de dipol intrinseci 0 și induse (induse) Ind
În absența unui câmp extern (E = 0), dipol momentele de molecule polare direcționate aleatoriu datorită mișcării termice a moleculelor.
Moleculele polare sunt orientate în raport cu celălalt prin atracție electrostatică de sarcini opuse.
mișcare termică va împiedica orientarea moleculelor polare de-a lungul liniilor de câmp. De aceea, odată cu creșterea temperaturii de polarizare orientational scade.
Atunci când un moment de dipol indus are loc o deformare polarizare PDEF. Astfel, molecula polară într-un câmp electric constant este expus ca orientarea și polarizarea deformare.
În acest caz, polarizarea molară totală
Pentru polyarnyhmolekul Debye următoarea relație = n a fost derivat. (4.11)
unde 0 - intrinsec dipol moment al moleculei polare;
k - Boltzmann, egal cu 1,38 × 10 -23 J / K;
T - temperatura absolută a sistemului, în grade Kelvin;
a - deformarea polarizabilitatea a moleculelor.
Pentru molecule nepolare au scris deja ecuația
Formulele (4.8 Compararea) și (4.10), obținem
Ecuația (4.12) se numește ecuația Debye.
Trebuie remarcat faptul că expresia pentru orientarea polarizare și deformație sunt valabile numai în cazul în care dipoli nu interacționează unele cu altele. Acest lucru este posibil atunci când distanța dintre molecule este mare, adică, în gaz sau în soluții diluate de substanțe polare în solvenți nepolari.
Pentru a determina structura moleculelor trebuie să știe caracteristicile lor de bază electrice și optice. Asemenea caracteristici electrice sunt un polarizabilitatea și momentul de dipol m. Studiul acestor caracteristici moleculare oferă informații valoroase cu privire la distribuția densității de electroni și a mobilității electronilor.
Un polarizabilitatea și m momentul de dipol al moleculelor poate fi ușor calculată pe baza datelor din dielectric constant e și indice de refracție n substanțele care sunt asociate cu polarizarea substanței.
Dielectrică constantă e reflectă proprietățile electrice Insulele moleculele de lichid și egal cu raportul dintre condensatori:
unde C0 - capacitate condensator răcit cu aer;
C - capacitate umplut analit.
Acest velichinapokazyvaet cât de multe ori redus tensionat-Ness a câmpului electric E din cauza polarizării substanței în comparație cu vid (E0).
Proprietățile optice ale valorii determinate molecula până indicele de refracție.
Indicele de refracție depinde de lungimea de undă a radiației incidente-cheniya și temperatura. Între indicele de refracție și dielektriches materialul permeabilitate Coy există o relație, descoperit de Maxwell:
Cu cât este mai polarizați, mai e. Permitivitatea vacuum punți pot fi luate ca unitate (e0 = 1).
Din legea lui Coulomb F = presupune că puterea interacțiunii dintre tarifele în ceea ce - sau mediu e este redus în comparație cu vid. Această scădere este cauzată de polarizare în cadrul substanțelor, adică E, trebuie să fie asociat cu un polarizabilitatea și polarizarea P.
O astfel de dependență între aceste valori a fost stabilită de către Clausius și Mossotti pentru dielectric non-polar.
în cazul în care NA - numărul lui Avogadro;
M - masa molară a substanței;
Măsurarea r și e. putem calcula polarizarea deformare a moleculelor nepolare. Știind r și e la diferite temperaturi poate fi determinată dacă polarizarea depinde de temperatura.
Pentru substanțele care constau din molecule polare ecuații Debye a fost derivate - Langevin (1912), care ia în considerare propriul moment de dipol de 0 molecule. Ecuația Debye - Langevin a fost obținută pentru gazele polare.
Expresia (4.14) poate fi utilizat pentru a determina momentul de dipol și polarizabilitatea A moleculare.
Noi reprezentăm ecuația ca ecuația de linie dreaptă Debye:
Un grafic care arată o P relație = f (1 / T), numită diagrama Debye (fig. 3.11).