Tabla de Contenidos
Când atomii dintr-o moleculă își împart electronii în mod inegal, ei creează ceea ce se numește un moment dipol . Acest fenomen are loc atunci când un atom este mai electronegativ decât altul, ceea ce face ca atomul respectiv să se atragă mai puternic din perechea de electroni comună, sau când un atom are o pereche de electroni singură, iar diferența de electronegativitate indică în aceeași direcție.
Unul dintre cele mai comune exemple este molecula de apă, care este formată dintr-un atomi de oxigen și doi atomi de hidrogen. Diferențele de electronegativitate și electronii singuri dau oxigenului o sarcină negativă parțială și fiecărui hidrogen o sarcină pozitivă parțială.
moment dipol de legătură
Momentul dipol al legăturii , sau momentul dipolului chimic , este momentul dipolului dintre legătura simplă dintr-o moleculă biatomică, în timp ce momentul dipol total dintr-o moleculă poliatomică este suma vectorială a tuturor dipolilor de legătură. Astfel, momentul dipol al legăturii diferă de momentul dipol total în moleculele poliatomice. Astfel, momentul dipolului molecular total depinde de factori precum diferențele de dimensiune atomică, hibridizarea orbitalilor și direcția perechii de electroni singuri. Momentul dipol poate fi, de asemenea, mai mic atunci când două legături dipol opuse se anulează.
În chimie, reprezentarea momentului dipolar este dată puțin diferit de simbolul săgeată (->). Acestea fiind spuse, momentul dipolar este reprezentat de o săgeată cu o cruce (+) pe o parte. Partea săgeții indică semnul negativ, în timp ce partea crucii (+) indică semnul pozitiv. Aici, săgeata indică schimbarea densității electronilor în moleculă.
formula momentului dipolar
Definiția momentului dipol poate fi dată ca produsul dintre mărimea sarcinii electronice a moleculei și distanța internucleară dintre atomii unei molecule și este dată de următoarea ecuație:
Momentul dipol (μ) = Sarcina (Q) x Distanța de separare (d). Adică că (μ) = (Q) x (d)
Unde (μ) este momentul dipol al legăturii, Q este mărimea sarcinilor parțiale δ + și δ – și distanța dintre δ + și δ – .
Pe de altă parte, momentul dipol se măsoară în unități debye , reprezentate de D. Unde 1 D= 3,33564 x 10 -30 C x m. Aici C = Coulomb și m = metru.
Exemplu de calcul al unui moment dipol
Pentru acest exemplu, vom folosi molecula de apă, care poate fi folosită pentru a determina direcția și mărimea momentului dipol. Pe baza electronegativităților oxigenului și hidrogenului, diferența este de 1,2e pentru fiecare dintre legăturile hidrogen-oxigen. Deci, deoarece oxigenul este atomul cel mai electronegativ, are o atracție mai mare pentru electronii împărtășiți; are, de asemenea, două perechi singure de electroni. Prin urmare, putem concluziona că momentul dipol este între cei doi atomi de hidrogen și atomul de oxigen.
Folosind ecuația de mai sus, momentul dipolului este calculat a fi 1,84 D prin înmulțirea distanței dintre atomii de oxigen și hidrogen cu diferența de sarcină dintre ei și apoi găsirea componentelor fiecărui punct în direcția momentului dipolar net. (unghiul moleculei este de 104,5˚).
Momentul de legare al legăturii OH este 1,5 D, deci momentul dipol net este:
(μ)= 2(1,5) cos (104,5˚/2) = 1,84D
Utilizări ale momentului dipol
- Pentru a găsi natura polară a legăturii. Pe măsură ce mărimea momentului dipolar crește, crește și natura polară a legăturii. Moleculele cu moment dipol zero sunt nepolare, în timp ce moleculele cu moment dipol zero sunt considerate polare.
- Pentru a afla structura (forma) moleculelor. Moleculele cu valori specifice momentului dipol vor avea o formă curbă sau unghiulară și nu vor avea o structură simetrică, în timp ce moleculele cu moment dipol zero vor avea o formă simetrică.
- Pentru a determina procentul de caracter ionic al unei legături. Acest procent este cantitatea de electroni împărțită între doi atomi, unde o împărțire limitată de electroni corespunde unui procent ridicat de caracter ionic. Pentru a determina procentul de caracter ionic al unei legături, electronegativitățile atomilor sunt folosite pentru a prezice distribuția electronilor între ei.
- Pentru a afla simetria moleculelor. Moleculele cu două sau mai multe legături polare nu sunt simetrice și au un anumit moment dipol. Exemplu: H20 = 1,84D și CH3CI ( clorură de metil) = 1,86D. Dacă atomi similari din moleculă sunt atașați la atomul central cu un moment dipol rezultat de zero, atunci astfel de molecule vor avea structuri simetrice. Exemplu: CO 2 (dioxid de carbon) și CH 4 (metan).
- Pentru a distinge între izomerii cis și trans. În general, izomerul cu momentul dipol mai mare este izomerul trans, iar izomerul cu momentul dipol inferior este izomerul cis.
- Pentru a distinge între izomerii orto, meta și para. Izomerul para va avea un moment dipol zero, în timp ce izomerul orto va avea un moment dipol mai mare decât izomerul meta.
Referințe
http://www.biorom.uma.es/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/dipolares/dipolar1.htm
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/dipole.html
Fizică și Chimie Anul II de Bacalaureat. Editorial Santillana (Spania) – Seria INVESTIGA, 2021. Diverși autori
