ELEKTRON YOĞUNLUĞU NEDIR? - KIMYA - 2025

Elektron yoğunluğu ne kadar büyük olasılıkla bir ölçüsüdür için alan belirli bir bölgede elektronun; ya bir atom çekirdeği etrafında ya da moleküler yapılar içindeki "mahallelerde".

Belirli bir noktada elektron konsantrasyonu ne kadar yüksek olursa, elektron yoğunluğu o kadar yüksek olur ve bu nedenle çevresinden ayırt edilir ve kimyasal reaktiviteyi açıklayan belirli özellikler sergiler. Böyle bir kavramı temsil etmenin mükemmel bir grafik yolu, elektrostatik potansiyel haritasıdır.

Kaynak: Manuel Almagro Rivas, Wikipedia

Örneğin, üstteki resim, karşılık gelen elektrostatik potansiyel haritası ile S-karnitin enantiyomerinin yapısını gösterir. Gökkuşağının renklerinden oluşan bir ölçek gözlemlenebilir: En yüksek elektron yoğunluğuna sahip bölgeyi belirtmek için kırmızı ve elektron bakımından fakir olan bölge için mavi.

Molekül soldan sağa doğru uzanmakta olup olarak, -CO uzaklaşacak ₂ ^{- grubu} CH doğru ₂ -CHOH-CH ₂ iskelet , elektron yoğunluğundaki bir azalmayı gösteren, renk, sarı ve yeşil, -N (CH ₃ ) ₃ ⁺ grubuna kadar , elektron açısından en fakir bölge, mavi renklidir.

Genel olarak, elektron yoğunluğunun düşük olduğu bölgeler (sarı ve yeşil renkli olanlar) bir molekülde en az reaktif olan bölgelerdir.

kavram

Elektron yoğunluğu kimyasaldan çok fizikseldir, çünkü elektronlar statik kalmazlar, ancak bir taraftan diğerine elektrik alanları yaratarak seyahat ederler.

Ve bu alanların varyasyonu van der Waals yüzeylerindeki (kürelerin tüm bu yüzeyleri) elektron yoğunluklarında farklılıklara neden olur.

S-karnitinin yapısı, bir küre ve çubuk modeli ile temsil edilir, ancak van der Waals yüzeyiyle olsaydı, çubuklar kaybolurdu ve yalnızca (aynı renklere sahip) topaklanmış bir küre kümesi gözlenirdi.

Elektronların daha elektronegatif atomların etrafında olma olasılığı daha yüksektir; bununla birlikte, moleküler yapıda birden fazla elektronegatif atom ve bu nedenle de kendi indüktif etkisini uygulayan atom grupları olabilir.

Bu, elektrik alanının, bir molekülü kuşbakışı gözlemleyerek tahmin edilebileceğinden daha fazla değiştiği anlamına gelir; yani, negatif yüklerin veya elektron yoğunluğunun az çok polarizasyonu olabilir.

Bu aynı zamanda şu şekilde de açıklanabilir: Yüklerin dağılımı daha homojen hale gelir.

Elektrostatik potansiyel haritası

Örneğin, -OH grubu bir oksijen atomuna sahip olduğu için, komşu atomlarının elektronik yoğunluğunu çeker; ancak S-karnitin'de elektron yoğunluğunun bir kısmını -CO ₂ ^{- grubuna} verirken, aynı zamanda -N (CH ₃ ) ₃ ^{+ grubunu} daha büyük bir elektronik eksiklikle terk eder .

Protein gibi karmaşık bir molekül üzerinde indüktif etkilerin nasıl çalıştığını anlamanın çok zor olabileceğini unutmayın.

Yapıdaki elektrik alanlarındaki bu tür farklılıkların elinizin altında olması için elektrostatik potansiyel haritalarının hesaplamalı hesaplaması kullanılır.

Bu hesaplamalar, pozitif bir nokta yük yerleştirmek ve onu molekülün yüzeyi boyunca hareket ettirmekten oluşur; daha az elektron yoğunluğunun olduğu yerde, elektrostatik itme olacaktır ve daha fazla itme ile mavi renk o kadar yoğun olacaktır.

Elektron yoğunluğunun daha yüksek olduğu yerlerde, kırmızı renkle temsil edilen güçlü bir elektrostatik çekim olacaktır.

Hesaplamalar, tüm yapısal yönleri, bağların dipol momentlerini, tüm yüksek elektronegatif atomların neden olduğu endüktif etkileri, vb. Hesaba katar. Ve sonuç olarak, bu renkli ve görsel olarak çekici yüzeylere sahip olursunuz.

Renk karşılaştırması

Kaynak: Wikimedia Commons

Yukarıda bir benzen molekülü için elektrostatik potansiyel haritası var. Halkanın merkezinde daha yüksek bir elektron yoğunluğu varken, "uçları" daha az elektronegatif hidrojen atomları nedeniyle mavimsi renktedir. Aynı şekilde, bu yük dağılımı benzenin aromatik karakterinden kaynaklanmaktadır.

Bu haritada yeşil ve sarı renkler de gözlenmiştir, bu da elektron bakımından fakir ve zengin bölgelerin yaklaşımlarını göstermektedir.

Bu renklerin, S-karnitinden farklı olarak kendi ölçekleri vardır; ve nedenle, -CO karşılaştırma yanlış ₂ ^- ve aromatik halkanın merkezinin, haritalarına kırmızı renk ile temsil edilen her iki.

İkisi de aynı renk ölçeğini korusaydı, benzen haritasındaki kırmızı rengin soluk bir turuncuya dönüştüğü görülecektir. Bu standardizasyon altında, elektrostatik potansiyel haritaları ve dolayısıyla çeşitli moleküllerin elektron yoğunlukları karşılaştırılabilir.

Aksi takdirde, harita yalnızca tek bir molekülün yük dağılımlarını bilmeye hizmet ederdi.

Kimyasal reaktivite

Elektrostatik potansiyelin ve dolayısıyla yüksek ve düşük elektron yoğunluklu bölgelerin bir haritasını gözlemleyerek, moleküler yapıda kimyasal reaksiyonların meydana geleceği (her durumda olmasa da) tahmin edilebilir.

Yüksek elektron yoğunluğuna sahip bölgeler, elektronlarını çevreye ihtiyaç duyan veya ihtiyaç duyan türlere "sağlayabilirler"; Bu negatif yüklü türler, E ⁺ , elektrofiller olarak bilinir.

(CO Bu nedenle, elektrofiller kırmızı renk ile temsil edilen gruplar ile reaksiyona girebilen ₂ ^{- grubu} ve benzen halkasının merkezi).

Elektron yoğunluğu düşük bölgeler, negatif yüklü türlerle veya paylaşılacak serbest elektron çiftleri olanlarla reaksiyona girerken; ikincisi nükleofiller olarak bilinir.

-N (CH halinde ₃ ) ₃ ^{+ grubudur} , bu azot atomu kazanç elektronlar (azalır) böyle bir şekilde reaksiyona girer.

Atomdaki elektron yoğunluğu

Atomda, elektronlar muazzam hızlarda hareket eder ve aynı anda uzayın birkaç bölgesinde olabilir.

Ancak çekirdekten uzaklık arttıkça elektronlar elektronik potansiyel enerjisi kazanır ve olasılık dağılımları azalır.

Bu, bir atomun elektronik bulutlarının tanımlanmış bir sınırı değil, bulanık bir sınırı olduğu anlamına gelir. Bu nedenle atom yarıçapını hesaplamak kolay değildir; çekirdeklerinin mesafelerinde fark oluşturan komşular olmadığı sürece, bunların yarısı atomik yarıçap olarak alınabilir (r = d / 2).

Atomik orbitaller ve bunların radyal ve açısal dalga fonksiyonları, elektron yoğunluğunun çekirdekten uzaklığın bir fonksiyonu olarak nasıl değiştiğini gösterir.

Referanslar

1. Reed Koleji. (Sf). Elektron yoğunluğu nedir? ROCO. Reed.edu'dan kurtarıldı
2. Vikipedi. (2018). Elektron yoğunluğu. En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 Haziran 2014). Elektron Yoğunluğu Tanımı. Kurtarıldı: thinkco.com
4. Steven A. Hardinger. (2017). Resimli Organik Kimya Sözlüğü: Elektron yoğunluğu. Kurtarıldı: chem.ucla.edu
5. Kimya LibreTexts. (29 Kasım 2018). Atom Boyutları ve Elektron Yoğunluğu Dağılımları. Chem.libretexts.org adresinden kurtarıldı
6. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organik Kimya. Aminler. (10 ^inci baskı).. Wiley Plus.
7. Carey F. (2008). Organik Kimya. (Altıncı baskı). Mc Graw Hill.