Polarnost kemičnih vezi

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Pojdi na navigacijo Pojdi na iskanje

Polarnost kemičnih vezi je značilnost kemične vezi (običajno kovalentne ), ki kaže spremembo porazdelitve elektronske gostote v prostoru okoli jeder v primerjavi z porazdelitvijo elektronske gostote v nevtralnih atomih, ki tvorijo to vez.

Polarnost vezi v molekuli lahko kvantificirate. Težava natančne kvantitativne ocene je, da je polarnost vezi odvisna od več dejavnikov: velikosti atomov in ionov povezovalnih molekul; Iz števila in narave povezave že obstaja v veznih atomih na dani interakcije; o vrsti strukture in celo značilnostih napak v njihovih kristalnih mrežah. Tovrstni izračuni se izvajajo z različnimi metodami, ki na splošno dajejo približno enake rezultate (vrednosti). Na primer, za HCl je bilo ugotovljeno, da je na vsakem od atomov v tej molekuli naboj, ki je enak 0,17 naboja celotnega elektrona . Na atomu vodika +0,17, na atomu klora -0,17.

Kot kvantitativno merilo polarnosti vezi se najpogosteje uporabljajo tako imenovani učinkoviti naboji na atomih.

Učinkovit naboj je opredeljen kot razlika med nabojem elektronov, ki se nahajajo v določenem prostoru v bližini jedra, in nabojem jedra. Vendar ima ta ukrep le pogojen in približen [relativni] pomen, saj je v molekuli nemogoče nedvoumno razlikovati območje, ki se nanaša izključno na en sam atom, z več vezmi pa na določeno vez.

Prisotnost učinkovitega naboja je mogoče označiti s simboli nabojev na atomih (na primer H δ + - Cl δ− , kjer je δ določen delež elementarnega naboja) (O δ− = C 2δ + = O δ− ), H δ + —O 2δ− —H δ + .

Skoraj vse kemične vezi, razen vezi v dvoatomskih homonuklearnih molekulah, so do te ali druge stopnje polarne. Kovalentne vezi so običajno šibko polarne. Ionske vezi so močno polarizirane.

Učinkovito polnjenje

Analiza rentgenskega spektra omogoča določitev učinkovitih nabojev atomov in posledično vrste kemične vezi v spojinah. Za to se primerja razporeditev linij rentgenskega spektra prostih atomov in njihovih spojin. Če ima atom v spojini ustrezen efektivni naboj δ, se črte spektra premaknejo v primerjavi s spektri prostega atoma. Z velikostjo premika spektralnih črt se δ določi z ustreznimi računskimi metodami.

Vrednosti δ, določene z različnimi metodami, se bistveno razlikujejo. Tukaj podane vrednosti δ nas zanimajo z vidika ponazoritve splošne težnje njihove spremembe v številnih spojinah istega tipa.

Učinkoviti naboji O oksidov elementov 2., 3. obdobja in 1. skupine PSCE
oksid Napolniti oksid Napolniti oksid Napolniti
Li 2 O 0,80− Na 2 O 0,81− Li 2 O 0,80−
BeO 0,35− MgO 0,42− Na 2 O 0,81−
B 2 O 3 0,24 Al 2 O 3 0,31− K 2 O 0,89−
CO 2 0,11− SiO 2 0,23 Rb 2 O 0,92−
N 2 O 5 0,05− P 2 O 5 0,13− Cs 2 O 0,96−
OO 2 SO 3 0,06−
OD 2 Cl 2 O 7 0,02− (0,01−)
Učinkoviti naboji δ atomov nekaterih spojin
Snov Atom in njegovo oksidacijsko stanje Polnjenje δ Kemična spojina Atom in njegovo oksidacijsko stanje δ
HF H (I) 0,40+ Cr [(CO) 6 ] Cr (0) 0,4+
HCl H (I) 0,18+ CrCl 2 Cr (II) 1,9+
NaF Na (I) 0,98+ CrCl 3 Cr (III) 1,2+
NaCl Na (I) 0,92+ [Cr (NH 3 ) 6 ] Cl 3 Cr (III) 1,2+
NaBr Na (I) 0,83+ K 2 CrO 4 Cr (VI) 0,2+
NaI Na (I) 0,75+ K 2 Cr 2 O 7 Cr (VI) 0,1+
MgCl 2 Mg (II) 1,50+ KMnO 4 Mn (VII) 0,3+
MgBr 2 Mg (II) 1,38+ CaSO 4 S (VI) 0,4+
MgO Mg (II) 1,01+ KClO 3 Cl (V) 0,7+
MgS Mg (II) 1,05+ K 3 [Fe (CN) 6 ] Fe (III) 1,0+
SiO 2 Si (IV) 1,97+ OsO 2 Os (IV) 0,8+
SiS 2 Si (IV) 1,69+ K 2 [OsO 4 ] Os (VI) 0,8+
Co (NO 3 ) 2 Co (II) 1,20+ K [OsO 3 N] Os (VIII) 1,0+
I (−1), periferna 0,5− B 2 H 6 B (III) 0,22+
Cl (−1) 0,55− B 2 H 6 H (I), most 0,22−
I (+1), središče 0,11+ XeF 2 F (I) 0,5−
[• C≡N:] - [• N≡C:] - / [1]

Kot je razvidno iz tabele, oksidacijsko stanje elementa v spojini po vrednosti ne sovpada z nastalim [učinkovitim] nabojem atoma. To dokazuje tudi preučevanje energije vezave 1s-elektrona dušika, odvisno od efektivnega naboja na atomu. Torej, z oksidacijskim stanjem dušika +5 v NaNO 3 ima atom dušika učinkovit naboj le 0,4+

( = 0,6−; =0,55− ; = 0,5−; = 0,3− ; = 0,05+; = 0,1+ ; = 0,15+;). Ko je oksidacijsko stanje železa 0 in +2 v spojinah Fe (CO) 5 in Fe (C 6 H 5 ) 2, je učinkovit naboj na atomu železa v teh spojinah blizu 1+

((δ) = 0,5+; = 0,9+; 12H 2 O = 1.5+; = 1,8+ ; = 1,9+, s splošnim trendom neposredno sorazmernega povečanja vrednosti vezavne energije ).

Vrednosti relativnih efektivnih nabojev, pridobljenih z različnimi metodami ( optična spektroskopija , NMR , tudi na podlagi kvantno-kemijskih izračunov), se lahko razlikujejo. Vendar pa razpoložljive vrednosti δ kažejo, da atomi v spojinah z visokimi naboji nimajo [ki ustreza absolutnemu naboju elektrona ] in čisto ionske spojine ne obstajajo.

Trenutni in inducirani dipoli.

Molekula je dinamičen sistem, v katerem se nenehno premikajo elektroni in tresljajo jedra. Zato porazdelitev nabojev v njem ne more biti strogo konstantna. Na primer, molekula Cl 2 je razvrščena kot nepolarna: vrednost njenega električnega dipolnega momenta je nič. Vendar pa se v danem trenutku zgodi začasen premik nabojev na enega od atomov klora: Cl δ + → Cl δ− ali Cl δ− ← Cl δ + s tvorbo trenutnih mikrodipolov . Ker je takšen premik nabojev na katerega koli od atomov enako verjeten, povprečna porazdelitev nabojev natančno ustreza povprečni ničelni vrednosti dipolnega momenta.

Pri polarnih molekulah je vrednost dipolnega momenta v danem trenutku nekoliko večja ali nekoliko manjša od njegove povprečne vrednosti. Smer in velikost trenutnega dipola sta izpostavljeni stalnim nihanjem konstantnega momenta dipola. Tako lahko vsako nepolarno in polarno molekulo (in atom v njej) obravnavamo kot niz trenutnih mikrodipolov, ki se občasno zelo hitro spreminjajo po velikosti in smeri.

Pod delovanjem zunanjega električnega polja se molekula polarizira , to pomeni, da v njej pride do prerazporeditve nabojev in molekula pridobi novo vrednost električnega momenta dipola. V tem primeru se lahko nepolarne molekule spremenijo v polarne, polarne pa postanejo še bolj polarne. Z drugimi besedami, pod vplivom zunanje elektronske pošte. polje v molekulah, se inducira dipol, imenovan induciran ali induciran . Za razliko od konstantnih in trenutnih, inducirani (inducirani) dipoli obstajajo le pod delovanjem zunanjega električnega polja. Ko se polje konča, inducirani dipoli izginejo. Polarnost in polarizabilnost molekul sta posledica medmolekularne interakcije .

Opombe (uredi)

  1. Tukaj znaki označujejo formalne dajatve, to je celoštevilski vrednosti −1 in +1 (glej Formalna dajatev ).

Poglej tudi

Viri oz

  • Polarnost kemičnih vezi - članek iz Velike sovjetske enciklopedije .
  • Akhmetov N.S. Splošna in anorganska kemija: Učbenik. - 2. izd., Rev. in dodaj. - M .: Višje. shk., 1988. - str. 84, 87-89, 141, 237, 240, 273, 293, 300, 387, 419, 426, 475, 524.