Wprowadzenie do chemii
cel nauki
- wyjaśnij przyczynę siły dipol-dipol.
kluczowe punkty
- oddziaływania Dipol-dipol występują, gdy cząstkowy ładunek tworzy się w cząsteczce z powodu nierównomiernego rozkładu elektronów.
- cząsteczki Polarne wyrównują się tak, że dodatni koniec jednej cząsteczki oddziałuje z ujemnym końcem innej cząsteczki.
- w przeciwieństwie do wiązań kowalencyjnych między atomami w cząsteczce (Wiązanie wewnątrzcząsteczkowe), interakcje dipol-dipol tworzą przyciąganie między cząsteczkami substancji (przyciąganie międzycząsteczkowe).
Warunki
- wiązanie wodorowe międzycząsteczkowe przyciąganie wodoru i fluoru, tlenu lub azotu.
- cząsteczka polary, która ma moment dipolowy.
- cząsteczka dipoleana, która ma zarówno niewielkie dodatnie, jak i ujemne ładunki na obu końcach.
siły międzycząsteczkowe są siłami przyciągania lub odpychania, które działają między sąsiednimi cząstkami (atomami, cząsteczkami lub jonami). Siły te są słabe w porównaniu do wewnątrzcząsteczkowych sił, takich jak kowalencyjne lub jonowe wiązania między atomami w cząsteczce. Na przykład wiązanie kowalencyjne obecne w cząsteczce chlorowodoru (HCl) jest znacznie silniejsze niż jakiekolwiek wiązania, które może tworzyć z sąsiednimi cząsteczkami.
rodzaje atrakcyjnych sił międzycząsteczkowych
- siły Dipol-dipol: oddziaływania elektrostatyczne stałych dipoli w cząsteczkach; obejmuje wiązanie wodorowe.
- siły jonowo-dipolowe: oddziaływanie elektrostatyczne obejmujące częściowo naładowany dipol jednej cząsteczki i w pełni naładowany jon.
- chwilowe siły dipolowe indukowane dipolami lub Siły dyspersji londyńskiej: siły spowodowane przez skorelowane ruchy elektronów w oddziałujących ze sobą cząsteczkach, które są najsłabsze z sił międzycząsteczkowych i są klasyfikowane jako siły van der Waalsa.
atrakcje Dipol-dipol
oddziaływania dipol–dipol są rodzajem przyciągania międzycząsteczkowego—atrakcji między dwiema cząsteczkami. Interakcje dipol-dipol są oddziaływaniami elektrostatycznymi pomiędzy stałymi dipolami różnych cząsteczek. Te interakcje wyrównują cząsteczki, aby zwiększyć przyciąganie.
monopol elektryczny to pojedynczy ładunek, podczas gdy dipol to dwa przeciwległe ładunki blisko siebie. Cząsteczki, które zawierają dipole, nazywane są cząsteczkami polarnymi i są bardzo obfite w przyrodzie. Na przykład cząsteczka wody (H2O) ma duży stały elektryczny moment dipolowy. Jego dodatnie i ujemne ładunki nie są wyśrodkowane w tym samym punkcie; zachowuje się jak kilka równych i przeciwnych ładunków oddzielonych niewielką odległością. Te atrakcje dipolowo-dipolowe nadają wodzie wiele jej właściwości, w tym wysokie napięcie powierzchniowe.
nierównomierny rozkład elektronów
stały dipol w wodzie jest spowodowany tendencją tlenu do przyciągania elektronów do siebie (tzn. tlen jest bardziej elektroujemny niż wodór). 10 elektronów cząsteczki wody znajduje się bardziej regularnie w pobliżu jądra atomu tlenu, które zawiera 8 protonów. W rezultacie tlen ma niewielki ładunek ujemny (δ-). Ponieważ tlen jest tak elektroujemny, elektrony znajdują się mniej regularnie wokół jądra atomów wodoru, z których każdy ma tylko jeden proton. W rezultacie Wodór ma niewielki ładunek dodatni (δ+).
przykłady interakcji Dipol-Dipol
inny przykład interakcji dipol–dipol można zobaczyć w chlorowodorze (HCl): względnie dodatni koniec polarnej cząsteczki przyciągnie względnie ujemny koniec innej cząsteczki HCl. Interakcja między dwoma dipolami jest raczej przyciąganiem niż pełnym wiązaniem, ponieważ żadne elektrony nie są dzielone między obie cząsteczki.
cząsteczki symetryczne bez całkowitego momentu dipolowego
cząsteczki często zawierają wiązania polarne z powodu różnic elektroujemności, ale nie mają całkowitego momentu dipolowego, jeśli są symetryczne. Na przykład w cząsteczce tetrachlorometanu (CCl4) atomy chloru są bardziej elektroujemne niż atomy węgla, a elektrony są przyciągane w kierunku atomów chloru, tworząc dipole. Jednak te dipole węglowo-chlorowe znoszą się nawzajem, ponieważ cząsteczka jest symetryczna, a CCl4 nie ma ogólnego ruchu dipolowego.
wiązania wodorowe
wiązania wodorowe są rodzajem interakcji dipol-dipol, które występują między Wodorem a azotem, fluorem lub tlenem. Wiązania wodorowe są niezwykle ważne w biologii, ponieważ wiązania wodorowe utrzymują sparowane Zasady DNA, pomagając DNA zachować jego unikalną strukturę.