Dipol momenti , bir molekül içinde nasıl dağıtıldığı heterojen elektrik yüklerinin belirten kimyasal bir özelliktir. Debye birimleri olarak ifade edilir, 3.33 · 10-30 C · m ve genellikle değerleri 0 ile 11 D arasındadır.
Son derece polar bileşikler büyük dipol momentlere sahip olma eğilimindedir; apolar olanlar, küçük dipol momentleri. Bir moleküldeki elektrik yükleri ne kadar polarize olursa, dipol momenti o kadar büyük olur; yani, elektron bakımından zengin bir bölge, δ- ve elektron bakımından fakir başka bir bölge, region + olmalıdır.
İki renkli silgi, belirgin bir dipol momenti olan bir molekülün pozitif ve negatif olmak üzere iki kutbuna bir analoji görevi görür. Kaynak: Pexels.
Çift kutup momenti μ bir vektör miktarıdır, dolayısıyla bağların açılarından ve genel olarak moleküler yapıdan etkilenir.
Molekül doğrusal olduğunda, iki renkli bir silgiyle karşılaştırılabilir. Negatif ucu δ-, kırmızı renge karşılık gelir; pozitif ise δ + mavi olacaktır. Δ-kutbundaki negatif yüklerin büyüklükleri arttıkça ve onu δ + 'dan ayıran mesafe arttıkça, dipol momenti artar.
Kimyasal olarak, yukarıdaki, iki atom arasındaki elektronegatiflik farkı ne kadar büyükse ve onları ayıran mesafe ne kadar uzun olursa, aralarındaki dipol momentinin o kadar büyük olduğu anlamına gelir.
Dipol momenti nasıl hesaplanır?
İki atom, A ve B arasındaki kovalent bağ olarak kabul edilir:
AB
Pozitif ve negatif kısmi yükler arasındaki mesafe, zaten bağlarının uzunluğu ile tanımlanmıştır:
A δ + -B δ-
Protonlar ve elektronlar aynı büyüklükte elektrik yüküne sahip olduklarından, ancak zıt işaretlere (1.6 · 10-19 C) sahip olduklarından, aşağıdaki denklem kullanılarak A ve B arasındaki dipol momentini değerlendirirken dikkate alınan şey budur:
μ = δd
Μ, dipol momenti olduğunda, elektronun negatif işareti olmayan yüküdür ve d, metre cinsinden ifade edilen bağın uzunluğudur. Örneğin, d'nin 2 Å ( 1-10-10 m) değerine sahip olduğunu varsayarsak , dipol moment, μA-B şöyle olacaktır:
μA-B = (1,6 10-19 C) (2 10-10 m)
= 3,2 10-29 C m
Ancak bu değer çok küçük olduğu için Debye birimi kullanılır:
μ = (3,2 · 10-29 C · m) · (1 D / 3,33 · 10-30 C · m)
= 9.60 D
Bu μA-B değeri, AB bağının kovalentten daha iyonik olduğunu varsayabilir.
Örnekler
Su
Bir su molekülünün dipol momenti. Kaynak: Gabriel Bolívar.
Bir molekülün dipol momentini hesaplamak için, bağ açıları ve biraz trigonometri dikkate alınarak, ilgili bağlarının tüm dipol momentleri vektörel olarak eklenmelidir. Bu başlangıçta.
Su, kovalent bir bileşik için beklenebilecek en büyük dipol momentlerinden birine sahiptir. Üstteki resimde, hidrojen atomlarının pozitif kısmi yükleri, have +, oksijen ise negatif kısmi yük, charge- taşır. OH bağı oldukça polar (1.5D) ve bir H 2 O molekülünde bunlardan iki tane var .
Genellikle, en az elektronegatif atomdan (H) en elektronegatif olana (O) yönlendirilen bir vektör çizilir. Çizilmemelerine rağmen, oksijen atomunda, negatif bölgeyi daha da fazla "yoğunlaştıran" iki çift paylaşılmamış elektron vardır.
H 2 O'nun açısal geometrisi nedeniyle , dipol momentleri oksijen atomu yönünde eklenir. İki μO-H'nin toplamının 3D (1.5 + 1.5) vereceğini unutmayın; ama öyle değil. Suyun dipol momentinin deneysel değeri 1.85D'dir. HOH bağları arasındaki yaklaşık 105 ° açının etkisi burada gösterilmektedir.
Metanol
Bir metanol molekülünün dipol momenti. Kaynak: Gabriel Bolívar.
Metanolün dipol momenti 1.69D'dir. Sudan daha az. Bu nedenle, atom kütlelerinin dipol momenti üzerinde çok fazla etkisi yoktur; ancak atom yarıçapları. Metanol söz konusu olduğunda, HO bağının μ 1.5D'ye eşit olduğunu söyleyemeyiz; Moleküler ortamlar CH farklıdır, çünkü 3 OH ve H 2 O.
Bu nedenle, μO-H'yi hesaplamak için metanoldeki HO bağının uzunluğunun ölçülmesi gerekir. Karbon ve oksijen arasındaki elektronegatiflik farkı hidrojen ve oksijen arasındakinden daha az olduğu için μO-H'nin μC-O'dan daha büyük olduğu söylenebilir.
Metanol, su ve amonyak ile birlikte bulunabilen en polar çözücülerden biri olarak listelenmiştir.
Amonyak
Bir amonyak molekülünün dipol momenti. Kaynak: Gabriel Bolívar.
HN bağları oldukça kutupludur, bu nedenle nitrojen, yüksek elektronegatifliği nedeniyle elektronları kendine doğru çeker (üstteki resim). Buna ek olarak, üzerinde paylaşılmamış bir elektron çifti var, bunlar negatif yüklerini δ bölgesine ekliyor. Bu nedenle, elektrik yükleri amonyağın nitrojen atomunda baskındır.
Amonyak, metanolden daha az olan 1.42D'lik bir dipol momentine sahiptir. Hem amonyak hem de metanol silgiye dönüştürülebilseydi, metanol silginin amonyak silgiye göre daha belirgin kutuplara sahip olduğu görülecektir.
Etanol
Etanol durumunda, CH 3 CH 2 , OH, bunun dipol momenti çok yakın metanol edilene olmakla birlikte, daha düşük değerlere sahip olma eğilimi gösterir. Δ + bölgesini oluşturan daha fazla karbon atomu olduğu için, δ-'yi temsil eden oksijen atomu “göreceli negatif yoğunluğunun” bir kısmını kaybetmeye başlar.
Karbon dioksit
Bir karbondioksit molekülünün dipol momenti. Kaynak: Gabriel Bolívar.
Karbondioksit, ilgili dipol momentleri μO-C ile iki polar bağa sahiptir, C = O. Bununla birlikte, yukarıdaki resimde görülmektedir, CO doğrusal geometrisi 2 karbon pozitif kısmi yüke sahiptir ve buradaki oksijenler, negatif kısmen masraf bile, vectorly birbirlerini iptal iki uo-C neden olur.
Bu nedenle, karbondioksit apolar bir moleküldür, çünkü μCO 2 , 0D değerine sahiptir.
Metan
Metan molekülü için dipol momenti. Kaynak: Gabriel Bolívar.
Hem metan hem de karbondioksit ortak bir şeyi paylaşır: Oldukça simetrik moleküllerdir. Genel olarak, bir molekül ne kadar simetrik olursa, dipol momenti o kadar küçük olur.
CH 4 molekülüne bakarsak, CH bağları kutupsaldır ve elektronlar, biraz daha elektronegatif olduğu için karbon atomuna doğru yönlendirilir. Karbonun oldukça negatif bir δ- bölgesi olması gerektiği düşünülebilir; koyu kırmızı merkezi ve mavimsi uçları olan bir silgi gibi.
Bununla birlikte, CH 4'ü ikiye bölerek, H 2 O molekülüne benzer şekilde biri solda ve diğeri sağda olmak üzere iki HCH yarısı elde ederiz . diğer yarısı ile. Ve bu nedenle, μCH 4 , 0D değerine sahiptir.
Referanslar
- Whitten, Davis, Peck ve Stanley. (2008). Kimya (8. baskı). CENGAGE Öğrenme.
- Walter J. Moore. (1963). Fiziksel kimya. Kimyasal kinetikte. Dördüncü baskı, Longmans.
- Ira N. Levine. (2009). Fizikokimyanın ilkeleri. Altıncı baskı, s. 479-540. Mc Graw Hill.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (29 Ocak 2020). Dipol Moment Tanımı. Kurtarıldı: thinkco.com
- Blaber Mike. (29 Eylül 2019). Dipol Momentleri. Kimya LibreTexts. Chem.libretexts.org adresinden kurtarıldı
- LaRita Williams. (2020 yılında). Dipol Moment: Tanım, Denklem ve Örnekler. Ders çalışma. Study.com'dan kurtarıldı
- Vikipedi. (2020 yılında). Bağ dipol momenti. En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı