Vad är dipol dipolkrafter?



den dipol dipolkrafter eller Keesom-krafter är de intermolekylära interaktioner som finns i molekyler med permanenta dipolmoment. Det är en av Van der Waals-krafterna och, även om det är långt ifrån det starkaste, är det en nyckelfaktor som förklarar de fysikaliska egenskaperna hos många föreningar.

Termen "dipol" avser uttryckligen två poler: en negativ och en positiv. Sålunda vi talar om när dipolära molekyler har distinkta regioner med hög och låg elektrontäthet, vilket är endast möjligt om elektronerna "migrera" preferentiellt till vissa atomer: mer elektro.

Den övre bilden illustrerar dipole-dipol-interaktionerna mellan två molekyler A-B med permanenta dipolmoment. Det kan också observeras hur molekylerna är orienterade så att interaktionerna är effektiva. På så sätt lockar den positiva regionen 5 + den negativa regionen 5-.

Enligt ovanstående kan det specificeras att denna typ av interaktioner är riktiga (till skillnad från joniska laddnings-laddningsinteraktioner). Molekylerna i deras miljö orienterar sina poler på ett sådant sätt att summan av alla dessa interaktioner, även om de är svaga, ger stor intermolekylär stabilitet för föreningen.

Detta resulterar i föreningar (organiska eller oorganiska) som kan bilda dipol-dipol-interaktioner som uppvisar högkokande eller smältpunkter.

index

  • 1 dipolärt ögonblick
    • 1.1 Symmetri
    • 1.2 Asymmetri i icke-linjära molekyler
  • 2 Orienteringar av dipoler
  • 3 Interaktioner med vätebroar
  • 4 referenser

Dipolär Moment

Dipolmomentet μ av en molekyl är en vektorstorlek. Med andra ord: det beror på riktningarna där det finns en polaritetsgradient. Hur och varför kommer denna gradient? Svaret ligger i länkarna och i grunden av elementenes atomer.

Till exempel är den övre bilden A mer elektronegativ än B, så i länken A-B ligger den högsta elektrondensiteten kring A.

Å andra sidan, B "ger upp" sitt elektroniska moln och därför är omgivet av en region som är dålig i elektroner. Denna skillnad i elektronegativiteterna mellan A och B skapar polaritetsgradienten.

Som en region rik på elektroner (S-) medan den andra är elektron dålig (δ +), visar de två poler, att beroende på avstånden mellan dem har sitt ursprung olika magnituder av μ, som bestäms för varje förening.

symmetri

Om en molekyl av en given förening har en μ = 0, sägs det vara en apolär molekyl (även om den har polaritetsgradienter).

För att förstå hur symmetri - och därmed molekylär geometri - spelar en viktig roll i denna parameter, är det nödvändigt att överväga A-B-länken igen.

På grund av skillnaden i deras elektronegativiteter finns det definierade regioner rika och fattiga i elektroner.

Vad händer om länkarna var A-A eller B-B? I dessa molekyler skulle det inte finnas ett dipolmoment, eftersom båda atomerna lockar till sig på samma sätt bondens elektroner (ett hundra procent kovalent bindning).

Såsom kan ses i bilden, observeras varken i A-A-molekylen eller i B-B-molekylen rika eller elektron-fattiga regioner (röda och blåa) nu. Här är en annan typ av styrkor ansvarig för att hålla ihop2 och B2: inducerad dipole-dipol-interaktioner, även kända som London-krafter eller dispersionskrafter.

Tvärtom, om molekylerna var av AOA eller BOB-typen, skulle det finnas repulsioner mellan polerna eftersom de har samma laddningar:

S + -regionerna av två BOB-molekyler tillåter inte effektiv dipol-dipolinteraktion; detsamma händer för δ-regionerna i de två AOA-molekylerna. Också, båda par molekyler har en μ = 0. Polaritetsgradienten O-A avbryts vektoriskt med den hos A-O-bindningen.

Följaktligen uppstår dispersionskrafter i AOA- och BOB-paret på grund av avsaknaden av en effektiv orientering av dipolerna..

Asymmetri i icke-linjära molekyler

Det enklaste fallet är CF-molekylens4 (eller typ CX4). Här har C en tetraedral molekylgeometri och de elektronrika områdena ligger vid toppunkterna, specifikt på de elektronegativa atomer av F.

Polaritetsgradienten C-F avbryts i vilken som helst av tetrahedronens riktningar, vilket ger vektorsumman av alla dessa lika med 0.

Således, även om tetrahedroncentret är mycket positivt (5 +) och dess vertikaler är mycket negativa (5), kan denna molekyl inte bilda dipol-dipol-interaktioner med andra molekyler.

Orienteringar av dipolerna

I fråga om linjära molekyler A-B är dessa orienterade på ett sådant sätt att de bildar de mest effektiva dipol-dipol-interaktionerna (som sedd i bilden ovan). Ovanstående är tillämplig på samma sätt för andra molekylära geometrier; till exempel de vinklade i fallet med NO-molekyler2.

Sålunda bestämmer dessa interaktioner huruvida förening A-B är en gas, en vätska eller en fast substans vid rumstemperatur.

I fallet av föreningar A2 och B2 (de av lila ellipserna) är det mycket troligt att de är gasformiga. Om emellertid deras atomer är mycket skrymmande och lätt polariserbara (vilket ökar Londons krafter), kan båda föreningarna vara fasta eller flytande.

Ju starkare dipol-dipolinteraktionerna desto större är sammanhållningen mellan molekylerna; På samma sätt blir smält- och kokpunkten för föreningen högre. Detta beror på att högre temperaturer behövs för att "bryta" dessa interaktioner.

Å andra sidan orsakar en ökning i temperaturen molekylerna att vibrera, rotera och röra sig oftare. Denna "molekylär agitation" försämrar dipolernas orienteringar och därför försvagas de intermolekylära krafterna hos föreningen.

Interaktioner med vätebroar

I den övre bilden visas fem vattenmolekyler som interagerar med vätebindningar. Detta är en speciell typ av dipol-dipol-interaktioner. Den elektron-fattiga regionen är upptagen av H; och den elektronrika regionen (δ-) upptas av högt elektronegativa atomer N, O och F.

Det vill säga, molekyler med N, O och F-atomer kopplade till H kan bilda vätebindningar.

Således är vätebindningar O-H-O, N-H-N och F-H-F, O-H-N, N-H-O, etc. Dessa molekyler presenterar permanenta och mycket intensiva dipolmoment, som korrekt orienterar dem för att "få ut det mesta av dessa broar".

De är energiskt svagare än någon kovalent eller jonbindning. Fastän summan av alla vätebindningar i fasen av en förening (fast, flytande eller gasformig) får den att uppvisa egenskaper som definierar den som unik.

Exempelvis är det sådant vatten, vars vätebroar är ansvariga för sin höga kokpunkt och som i istillståndet är mindre tät än flytande vatten; anledningen till att isfjällen flyter i haven.

referenser

  1. Dipole-Dipole Forces. Hämtad den 30 maj 2018, från: chem.purdue.edu
  2. Gränslös lärande. Dipole-Dipole Force. Hämtad den 30 maj 2018, från: courses.lumenlearning.com
  3. Jennifer Roushar (2016). Dipole-Dipole Forces. Hämtad den 30 maj 2018, från: sophia.org
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (3 maj 2018). Vad är exempel på vätebindning? Hämtad den 30 maj 2018, från: thoughtco.com
  5. Mathews, C.K., Van Holde, K.E. och Ahern, K.G. (2002) Biochemistry. Tredje upplagan. Addison Wesley Longman, Inc., P 33.
  6. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemi. (8: e upplagan). CENGAGE Learning, p 450-452.
  7. User Qwerter. (16 april 2011). 3D-modellen vätebindningar i toaletten. [Bild]. Hämtad den 30 maj 2018, från: commons.wikimedia.org