Introduction to Chemistry

avainkohdat

• dipoli-dipoli-vuorovaikutukset tapahtuvat osittaisvarauksen muodostuessa molekyylin sisällä elektronien epätasaisen jakautumisen vuoksi.
• polaariset molekyylit tasaantuvat siten, että yhden molekyylin positiivinen pää vuorovaikuttaa toisen molekyylin negatiivisen pään kanssa.
• toisin kuin molekyylin sisällä olevien atomien väliset kovalenttiset sidokset (intramolekulaariset sidokset), dipoli-dipoli-vuorovaikutukset luovat vetovoimaa aineen molekyylien välille (molekyylien väliset houkutukset).

termit

• vetysidoksen intermolekulaarinen vetovoima vedyn ja fluorin, hapen tai typen välillä.
• polaramolekyyli, jolla on dipolimomentti.
• dipoleaaninen molekyyli, jossa on sekä vähäisiä positiivisia että negatiivisia varauksia kummassakin päässä.

intermolekulaariset voimat ovat vetovoima-tai repulsiovoimia, jotka vaikuttavat viereisten hiukkasten (atomien, molekyylien tai ionien) välillä. Nämä voimat ovat heikkoja verrattuna molekyylin sisäisiin voimiin, kuten molekyylin atomien välisiin kovalenttisiin tai ionisiin sidoksiin. Esimerkiksi vetykloridimolekyylin (HCl) sisällä oleva kovalenttinen sidos on paljon voimakkaampi kuin mikään sidos, jota se voi muodostaa naapurimolekyylien kanssa.

Puoleensavetävien molekyylien välisten voimien tyypit

1. dipoli-dipolivoimat: pysyvien dipolien sähköstaattiset vuorovaikutukset molekyyleissä; sisältää vetysidoksen.
2. ioni-dipolivoimat: sähköstaattinen vuorovaikutus, jossa on yhden molekyylin osittain varautunut dipoli ja täysin varautunut ioni.
3. hetkelliset Dipolin indusoimat dipolivoimat tai Lontoon dispersiovoimat: elektronien korreloituneiden liikkeiden aiheuttamat voimat vuorovaikuttavissa molekyyleissä, jotka ovat heikoimpia molekyylien välisistä voimista ja luokitellaan van der Waalsin voimiksi.

Dipoli-Dipoli–Attractions

Dipoli—dipoli-interaktiot ovat eräänlainen molekyylien välinen vetovoima-attractions kahden molekyylin välillä. Dipoli-dipoli-vuorovaikutukset ovat eri molekyylien pysyvien dipolien välisiä sähköstaattisia vuorovaikutuksia. Nämä vuorovaikutukset kohdistavat molekyylit vetovoiman lisäämiseksi.

sähköinen monopoli on yksi varaus, kun taas dipoli on kaksi vastakkaista varausta, jotka ovat lähekkäin toistensa kanssa. Molekyylejä, jotka sisältävät dipoleja, kutsutaan polaarisiksi molekyyleiksi ja niitä on luonnossa hyvin runsaasti. Esimerkiksi vesimolekyylillä (H2O) on suuri pysyvä sähköinen dipolimomentti. Sen positiiviset ja negatiiviset varaukset eivät ole keskittyneet samaan pisteeseen; se käyttäytyy kuin muutama samanarvoinen ja vastakkainen varaus, jotka on erotettu toisistaan pienellä etäisyydellä. Nämä dipoli-dipoli-nähtävyydet antavat vedelle monia sen ominaisuuksia, mukaan lukien sen korkea pintajännitys.

elektronien epätasainen jakautuminen

pysyvä dipoli vedessä johtuu hapen taipumuksesta vetää elektroneja itseensä (eli happi on elektronegatiivisempi kuin vety). Vesimolekyylin 10 elektronia on säännöllisemmin lähellä happiatomin ydintä, jossa on 8 protonia. Tämän seurauksena hapella on lievä negatiivinen varaus (δ-). Koska happi on niin elektronegatiivista, elektroneja löytyy harvemmin vetyatomien ytimen ympäriltä, joissa kussakin on vain yksi protoni. Tämän seurauksena vedyllä on lievä positiivinen varaus (δ+).

esimerkkejä dipoli-Dipoli–vuorovaikutuksista

toinen esimerkki dipoli-dipoli-vuorovaikutuksesta voidaan nähdä vetykloridissa (HCl): polaarisen molekyylin suhteellisen positiivinen pää vetää puoleensa toisen HCl-molekyylin suhteellisen negatiivisen pään. Kahden Dipolin välinen vuorovaikutus on vetovoima eikä täysi sidos, koska elektroneja ei jaeta kahden molekyylin välillä.

symmetriset molekyylit, joilla ei ole yleistä Dipolimomenttia

molekyylit sisältävät usein polaarisidoksia elektronegatiivisuuserojen vuoksi, mutta niillä ei ole yleistä dipolimomenttia, jos ne ovat symmetrisiä. Esimerkiksi molekyylissä tetrakloorimetaani (CCl4) klooriatomit ovat elektronegatiivisempia kuin hiiliatomit, ja elektronit vetävät kohti klooriatomeja, jolloin syntyy dipoleja. Nämä hiili-kloori-dipolit kuitenkin kumoavat toisensa, koska molekyyli on symmetrinen, eikä CCl4: llä ole yleistä dipoliliikettä.

vetysidokset

vetysidokset ovat eräänlaisia dipoli-dipoli-vuorovaikutuksia, joita esiintyy vedyn ja joko typen, fluorin tai hapen välillä. Vetysidokset ovat uskomattoman tärkeitä biologiassa, koska vetysidokset pitävät DNA: n emäkset paritettuina toisiinsa, mikä auttaa DNA: ta säilyttämään ainutlaatuisen rakenteensa.