Bevezetés a kémiába
tanulási cél
- magyarázza el a dipólus-dipólus erő okát.
kulcsfontosságú pontok
- a dipólus-dipól kölcsönhatások akkor fordulnak elő, amikor az elektronok egyenetlen eloszlása miatt részleges töltés alakul ki egy molekulán belül.
- a poláris molekulák úgy igazodnak, hogy az egyik molekula pozitív vége kölcsönhatásba lép egy másik molekula negatív végével.
- ellentétben a molekulán belüli atomok közötti kovalens kötésekkel (intramolekuláris kötés), a dipól-dipól kölcsönhatások vonzerőt hoznak létre egy anyag molekulái között (intermolekuláris attrakciók).
kifejezések
- hidrogénkötésa hidrogén és a fluor, az oxigén vagy a nitrogén közötti intermolekuláris vonzerő.
- polarA molekula, amelynek dipólus pillanata van.
- dipólusminden olyan molekula, amelynek mindkét végén enyhe pozitív és negatív töltése van.
az intermolekuláris erők a vonzás vagy taszítás erői, amelyek a szomszédos részecskék (atomok, molekulák vagy ionok) között hatnak. Ezek az erők gyengék az intramolekuláris erőkhöz képest, mint például a molekula atomjai közötti kovalens vagy ionos kötések. Például a hidrogén-klorid (HCl) molekulában jelen lévő kovalens kötés sokkal erősebb, mint bármely kötés, amelyet a szomszédos molekulákkal képezhet.
A vonzó intermolekuláris erők típusai
- dipól-dipól erők: állandó dipólusok elektrosztatikus kölcsönhatásai molekulákban; hidrogénkötést tartalmaz.
- Ion-dipól erők: elektrosztatikus kölcsönhatás egy molekula részlegesen töltött dipólusával és egy teljesen feltöltött ionnal.
- pillanatnyi dipólus-indukált dipóluserők vagy londoni diszperziós erők: az egymással kölcsönhatásban lévő molekulákban az elektronok Korrelált mozgása által okozott erők, amelyek a leggyengébbek az intermolekuláris erők közül, és van der Waals-erőkként vannak besorolva.
dipólus-dipólus attrakciók
a dipólus–dipólus kölcsönhatások két molekula közötti intermolekuláris vonzerő—attrakciók. A dipól-dipól kölcsönhatások elektrosztatikus kölcsönhatások a különböző molekulák állandó dipólusai között. Ezek a kölcsönhatások összehangolják a molekulákat a vonzerő növelése érdekében.
az elektromos monopólus egyetlen töltés, míg a dipólus két egymással ellentétes töltés, amelyek egymáshoz közel helyezkednek el. A dipólusokat tartalmazó molekulákat poláris molekuláknak nevezzük, amelyek nagyon bőségesek a természetben. Például egy vízmolekula (H2O) nagy állandó elektromos dipólus Momentummal rendelkezik. A pozitív és negatív töltések nem ugyanazon a ponton helyezkednek el; úgy viselkedik, mint néhány egyenlő és ellentétes töltés, amelyet kis távolság választ el egymástól. Ezek a dipól-dipólus látnivalók sok tulajdonságát adják a víznek, beleértve a magas felületi feszültséget is.
az elektronok egyenetlen eloszlása
a vízben lévő állandó dipólust az okozza, hogy az oxigén hajlamos elektronokat magához vonzani (azaz az oxigén elektronegatívabb, mint a hidrogén). A vízmolekula 10 elektronja rendszeresebben található az oxigénatom magja közelében, amely 8 protont tartalmaz. Ennek eredményeként az oxigénnek enyhe negatív töltése van ( ^ -). Mivel az oxigén annyira elektronegatív, az elektronok kevésbé rendszeresen találhatók a hidrogénatomok magja körül, amelyek mindegyikének csak egy protonja van. Ennek eredményeként a hidrogénnek enyhe pozitív töltése van ( ++ +).
példák a dipól-dipól kölcsönhatásokra
a dipól–dipól kölcsönhatás másik példája látható a hidrogén-kloridban (HCl): egy poláris molekula viszonylag pozitív vége vonzza egy másik HCl molekula viszonylag negatív végét. A két dipólus közötti kölcsönhatás inkább vonzerő, mint teljes kötés, mivel a két molekula között nem osztoznak elektronok.
szimmetrikus molekulák, amelyeknek nincs teljes Dipólusmomentuma
a molekulák gyakran tartalmaznak poláris kötéseket az elektronegativitási különbségek miatt, de szimmetrikusak esetén nincs teljes dipólusmomentumuk. Például a tetraklór-metán (CCl4) molekulában a klóratomok elektronegatívabbak, mint a szénatomok, és az elektronok a klóratomok felé húzódnak, dipólusokat hozva létre. Ezek a szén-klór dipólusok azonban kioltják egymást, mert a molekula szimmetrikus, és a CCl4-nek nincs teljes dipólusmozgása.
hidrogénkötések
a hidrogénkötések a hidrogén és a nitrogén, a fluor vagy az oxigén közötti dipól-dipól kölcsönhatások egy típusa. A hidrogénkötések hihetetlenül fontosak a biológiában, mivel a hidrogénkötések a DNS-bázisokat párosítva tartják, segítve a DNS egyedi szerkezetének fenntartását.