Polaritet af kemiske bindinger

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 10. juli 2020; checks kræver 2 redigeringer .

Polariteten af ​​kemiske bindinger  er karakteristisk for en kemisk binding (normalt kovalent ), som viser en ændring i fordelingen af ​​elektrontæthed i rummet omkring kernerne sammenlignet med fordelingen af ​​elektrontæthed i de neutrale atomer, der danner denne binding .

Det er muligt at kvantificere polariteten af ​​en binding i et molekyle. Vanskeligheden ved en nøjagtig kvantitativ vurdering ligger i, at bindingens polaritet afhænger af flere faktorer: af størrelsen af ​​atomerne og ionerne af de forbindende molekyler; fra antallet og arten af ​​bindingen , som de forbindende atomer allerede havde før deres givne interaktion; på typen af ​​struktur og endda på træk ved defekter i deres krystalgitre . Sådanne beregninger foretages med forskellige metoder, som generelt giver nogenlunde de samme resultater (værdier). For eksempel, for HCl , blev det fundet, at hvert af atomerne i dette molekyle har en ladning svarende til 0,17 af ladningen af ​​en hel elektron . På hydrogenatomet +0,17, og på chloratomet -0,17.

De såkaldte effektive ladninger på atomer bruges oftest som et kvantitativt mål for bindingspolaritet.

Den effektive ladning er defineret som forskellen mellem ladningen af ​​elektroner placeret i et område i rummet nær kernen og ladningen af ​​kernen. Dette mål har dog kun en betinget og omtrentlig [relativ] betydning, da det er umuligt entydigt at udskille en region i et molekyle, der udelukkende tilhører et enkelt atom, og i tilfælde af flere bindinger til en specifik binding.

Tilstedeværelsen af ​​en effektiv ladning kan angives ved symbolerne for ladningerne af atomer (for eksempel H δ+  - Cl δ− , hvor δ er en brøkdel af den elementære ladning) (O δ− =C 2δ+ =O δ − ), H 8+ -O 2δ- -H 8+ .

Næsten alle kemiske bindinger, med undtagelse af bindinger i diatomiske homonukleære molekyler, er polære i en eller anden grad. Kovalente bindinger er normalt svagt polære. Ionbindinger  er meget polære.

Effektiv opkrævning

En analyse af røntgenspektret gør det muligt at bestemme de effektive ladninger af atomer og dermed typen af ​​kemisk binding i forbindelser. For at gøre dette skal du sammenligne placeringen af ​​linjerne i røntgenspektret af frie atomer og deres forbindelser. Hvis et atom i en forbindelse har en tilsvarende effektiv ladning δ, så viser linjerne i spektret sig at være forskudt i forhold til spektrene for et frit atom. Af størrelsen af ​​forskydningen af ​​spektrallinjerne bestemmes δ ved de passende beregningsmetoder.

Værdierne af δ bestemt ved forskellige metoder adskiller sig væsentligt. Værdierne for δ, der er givet her, er af interesse for os ud fra et synspunkt om at illustrere den generelle tendens i deres ændring i en række forbindelser af samme type.

Effektive ladninger O af oxider af grundstoffer fra 2., 3. periode og 1. gruppe af PSCE
Oxid Oplade Oxid Oplade Oxid Oplade
Li2O _ _ 0,80- Na2O _ _ 0,81− Li2O _ _ 0,80-
BeO 0,35- MgO 0,42− Na2O _ _ 0,81−
B2O3 _ _ _ 0,24− Al2O3 _ _ _ 0,31− K2O _ _ 0,89-
CO2 _ 0,11− SiO2 _ 0,23− Rb2O _ _ 0,92−
N2O5 _ _ _ 0,05− P2O5 _ _ _ 0,13− Cs2O _ _ 0,96−
OO 2 SO 3 0,06−
AF 2 Cl2O7 _ _ _ 0,02- (0,01-)
Effektive ladninger δ af atomer af nogle forbindelser
Stof Atom og dets oxidationstilstand Opladning δ Kemisk forbindelse Atom og dets oxidationstilstand δ
HF HEJ) 0,40+ Cr[(CO) 6 ] cr(0) 0,4+
HCl HEJ) 0,18+ CrCl2 _ Cr(II) 1,9+
NaF Na(I) 0,98+ CrCl 3 Cr(III) 1,2+
NaCl Na(I) 0,92+ [ Cr (NH3 ) 6 ] Cl3 Cr(III) 1,2+
NaBr Na(I) 0,83+ K2CrO4 _ _ _ Cr(VI) 0,2+
NaI Na(I) 0,75+ K2Cr2O7 _ _ _ _ _ Cr(VI) 0,1+
MgCl2 _ Mg(II) 1,50+ KMnO 4 Mn(VII) 0,3+
MgBr2 _ Mg(II) 1,38+ CaSO4 _ 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+
SiO2 _ Si(IV) 1,97+ OsO2 _ 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), perifer 0,5− B2H6 _ _ _ B(III) 0,22+
CL(−1) 0,55− B2H6 _ _ _ H (I), broforbundet 0,22−
I (+1), central 0,11+ XEF 2 F(I) 0,5−
[•C≡N:] − [•N≡C:] − / • [1]

Som det kan ses af tabellen, falder oxidationstilstanden af ​​et grundstof i en forbindelse ikke i værdi sammen med den resulterende [effektive] ladning på atomet. Dette fremgår også af undersøgelsen af ​​bindingsenergien af ​​1s-elektronen af ​​nitrogen som funktion af den effektive ladning på atomet. Så med oxidationstilstanden for nitrogen +5 i NaNO 3 har nitrogenatomet en effektiv ladning på kun 0,4+

( = 0,6−; = 0,55− ; = 0,5−; = 0,3− ; = 0,05+; = 0,1+ ; = 0,15+;). Med oxidationstilstanden for jern 0 og +2 i forbindelserne Fe(CO) 5 og Fe(C 6 H 5 ) 2 er den effektive ladning på jernatomet i disse forbindelser tæt på 1+

((δ) = 0,5+; = 0,9+; • 12H2O = 1,5+ ; = 1,8+ ; = 1,9+ , med en generel tendens til en direkte proportional stigning i værdierne af bindingsenergien ).

Værdierne af relative effektive ladninger opnået ved forskellige metoder ( optisk spektroskopi , NMR , også baseret på kvantekemiske beregninger) kan afvige. De tilgængelige værdier for δ indikerer dog, at atomerne i forbindelserne med høje ladninger ikke har [svarende til elektronens absolutte ladning ], og der er ingen rene ioniske forbindelser.

Øjeblikkelige og inducerede dipoler.

Et molekyle er et dynamisk system, hvor der er en konstant bevægelse af elektroner og oscillation af kerner. Derfor kan fordelingen af ​​afgifter i den ikke være strengt konstant. For eksempel er Cl 2 - molekylet klassificeret som ikke-polært: værdien af ​​dets elektriske dipolmoment er nul. Men i hvert givet øjeblik sker der en midlertidig forskydning af ladninger til et af kloratomerne: Cl δ+ → Cl δ− eller Cl δ− ← Cl δ+ med dannelse af øjeblikkelige mikrodipoler . Da en sådan forskydning af ladninger til et hvilket som helst af atomerne er lige sandsynlig, svarer den gennemsnitlige ladningsfordeling nøjagtigt til den gennemsnitlige nulværdi af dipolmomentet.

For polære molekyler er værdien af ​​dipolmomentet på et givet tidspunkt noget større eller noget mindre end dens gennemsnitlige værdi. Retningen og størrelsen af ​​den øjeblikkelige dipol er genstand for kontinuerlige fluktuationer i dipolens konstante moment. Således kan ethvert ikke-polært og polært molekyle (og et atom i det) betragtes som et sæt af periodiske, meget hurtigt skiftende øjeblikkelige mikrodipoler i størrelse og retning.

Under påvirkning af et eksternt elektrisk felt polariseres molekylet , det vil sige, at ladningerne omfordeles i det, og molekylet får en ny værdi af dipolens elektriske moment. I dette tilfælde kan ikke-polære molekyler blive til polære, og polære bliver endnu mere polære. Med andre ord under påvirkning af en ekstern e-mail. felter i molekyler, induceres en dipol, kaldet induceret eller induceret . I modsætning til konstante og øjeblikkelige eksisterer inducerede (inducerede) dipoler kun under påvirkning af et eksternt elektrisk felt. Efter afslutningen af ​​feltet forsvinder de inducerede dipoler. Molekylernes polaritet og polariserbarhed bestemmer intermolekylær interaktion .

Noter

  1. ↑ Her betegner fortegnene de formelle ladninger, det vil sige heltalsværdierne −1 og +1 (se Formel ladning ).

Se også

Kilder

 Strukturkemi
kemisk binding
Struktur display
Elektroniske egenskaber
Stereokemi
 kemisk binding
Intramolekylær
interaktion
kovalent binding
enkeltbinding
Multipel binding
Koordinerende link
Andet
Andet
Intermolekylær
interaktion