Hva er et kjemisk dipolmoment?

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


Når atomene i et molekyl deler elektronene sine ulikt, skaper de det som kalles et dipolmoment . Dette fenomenet oppstår når ett atom er mer elektronegativt enn et annet, noe som får det atomet til å tiltrekke seg sterkere fra det delte elektronparet, eller når et atom har et ensomt elektronpar og forskjellen i elektronegativitet peker i samme retning.

Et av de vanligste eksemplene er vannmolekylet, som består av ett oksygen og to hydrogenatomer. Forskjeller i elektronegativitet og ensomme elektroner gir oksygen en delvis negativ ladning og hvert hydrogen en delvis positiv ladning.

binde dipolmoment

Bindingsdipolmomentet , eller kjemisk dipolmoment , er dipolmomentet mellom enkeltbindingen i et diatomisk molekyl, mens det totale dipolmomentet i et polyatomisk molekyl er vektorsummen av alle bindingsdipoler . Dermed skiller bindingsdipolmomentet seg fra det totale dipolmomentet i polyatomiske molekyler. Dermed avhenger det totale molekylære dipolmomentet av faktorer som forskjeller i atomstørrelse, hybridisering av orbitalene og retningen til de ensomme parelektronene. Dipolmomentet kan også være mindre når to motsatte dipolbindinger kansellerer.

I kjemi er representasjonen av dipolmomentet gitt litt annerledes av pilsymbolet (->). Når det er sagt, er dipolmomentet representert av en pil med et kryss (+) på den ene siden. Pilsiden angir det negative tegnet, mens krysssiden (+) angir det positive tegnet. Her indikerer pilen skiftet i elektrontetthet i molekylet.

dipolmomentrepresentasjon
Dipolmomentrepresentasjon

dipolmomentformel

Definisjonen av dipolmomentet kan gis som produktet av størrelsen på den elektroniske ladningen til molekylet og den indre nukleære avstanden mellom atomene i et molekyl og er gitt av følgende ligning:

Dipolmoment (μ) = Ladning (Q) x Separasjonsavstand (d). Det vil si at (μ) = (Q) x (d)

Der (μ) er bindingsdipolmomentet, Q er størrelsen på delladningene δ + og δ , og avstanden mellom δ + og δ .

På den annen side måles dipolmomentet i debye -enheter , representert ved D. Hvor 1 D= 3,33564 x 10 -30 C x m. Her er C = Coulomb og m = meter.

Eksempel på hvordan man regner ut et dipolmoment

For dette eksempelet skal vi bruke vannmolekylet, som kan brukes til å bestemme retningen og størrelsen på dipolmomentet. Basert på elektronegativitetene til oksygen og hydrogen er forskjellen 1,2e for hver av hydrogen-oksygenbindingene. Så, siden oksygen er det mest elektronegative atomet, har det en større tiltrekning for delte elektroner; den har også to ensomme elektronpar. Derfor kan vi konkludere med at dipolmomentet er mellom de to hydrogenatomene og oksygenatomet.

Ved å bruke ligningen ovenfor, beregnes dipolmomentet til å være 1,84 D ved å multiplisere avstanden mellom oksygen- og hydrogenatomene med forskjellen i ladning mellom dem, og deretter finne komponentene til hver som peker i retning av netto dipolmomentet. (vinkelen på molekylet er 104,5˚).

Bindingsmomentet til OH-bindingen er 1,5 D, så netto dipolmomentet er:

(μ)= 2(1,5) cos (104,5˚/2) = 1,84D

Bruk av dipolmoment

  1. For å finne den polare naturen til bindingen. Når størrelsen på dipolmomentet øker, øker også den polare naturen til bindingen. Molekyler med null dipolmoment er upolare, mens molekyler med null dipolmoment anses som polare.
  2. Å finne strukturen (formen) til molekyler. Molekyler med spesifikke verdier av dipolmoment vil ha en buet eller vinkelform og vil ikke ha en symmetrisk struktur, mens molekyler med null dipolmoment vil ha en symmetrisk form. 
  3. For å bestemme prosentandelen av ionisk karakter av en binding. Denne prosentandelen er mengden elektroner som deles mellom to atomer, der en begrenset deling av elektroner tilsvarer en høy prosentandel av ionisk karakter. For å bestemme prosentandelen av ionisk karakter av en binding, brukes elektronegativiteten til atomene til å forutsi fordelingen av elektroner mellom dem.
  4. For å finne symmetrien til molekyler. Molekyler med to eller flere polare bindinger er ikke symmetriske og har et visst dipolmoment. Eksempel: H20 = 1,84D og CH3CI ( metylklorid) = 1,86D. Hvis lignende atomer i molekylet er festet til sentralatomet med et resulterende dipolmoment på null, vil slike molekyler ha symmetriske strukturer. Eksempel: CO 2 (karbondioksid) og CH 4 (metan).
  5. For å skille mellom cis- og trans-isomerer. Generelt er isomeren med det høyere dipolmomentet trans-isomeren og isomeren med det lavere dipolmomentet er cis-isomeren.
  6. For å skille mellom orto-, meta- og para-isomerer. Para-isomeren vil ha et null dipolmoment, mens orto-isomeren vil ha et høyere dipolmoment enn meta-isomeren.
Karbondioksid C02
Karbondioksid C02

Metan CH4
Metan CH4

Referanser

http://www.biorom.uma.es/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/dipolares/dipolar1.htm

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/dipole.html

Fysikk og kjemi 2. år av Baccalaureate. Redaksjonell Santillana (Spania) – INVESTIGA Series, 2021. Ulike forfattere

-Annonse-

Carolina Posada Osorio (BEd)
Carolina Posada Osorio (BEd)
(Licenciada en Educación. Licenciada en Comunicación e Informática educativa) -COLABORADORA. Redactora y divulgadora.

Artículos relacionados

Hva betyr LD50?

hva er boraks