7.2: Молекулярні диполі

Last updated
Save as PDF

Page ID: 17947

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Карти електростатичного потенціалу корисні, оскільки вони чітко показують розподіл електронів навколо ковалентних зв'язків всередині молекул. Вони повинні бути розраховані, однак, за допомогою складних комп'ютерних програм, а потім винесені кольором для візуалізації. Через це поляризація ковалентних зв'язків зазвичай показана за допомогою спеціальної стрілки (дипольної стрілки), щоб вказати напрямок, в якому зв'язок поляризується. Дипольна стрілка перетинається на початку (як у знаку плюс) і вказує в напрямку найбільшої електронної щільності. Таким чином, для фтористого водню електронегативність становить 2,20 і 3,98 для водню і фтору відповідно. Ми передбачили б, що зв'язок H—F поляризуватиметься з найбільшою електронною щільністю до фтору.

Така молекула, як вода, з двома ковалентними зв'язками, матиме два локальних диполя, кожен орієнтований уздовж ковалентних зв'язків, як показано нижче. Оскільки вода асиметрична (вона має структуру вигину), обидва ці місцеві диполі вказують в одному напрямку, утворюючи молекулярний диполь, в якому вся молекула має дисбаланс заряду, причому «кисневий кінець» є аніонним, а «кінець водню» - катіонним.

Молекули з місцевими диполями не обов'язково володіють молекулярним диполем. Розглянемо молекулу тригідриду бору (BH ₃). Молекула BH ₃ плоска з усіма трьома воднями, розташованими рівномірно навколо бору (тригональний плоский). Електронегативність бору і водню складають 2,04 і 2,20 відповідно. Тому зв'язки в BH ₃ будуть дещо поляризованими, а локальні диполі орієнтовані на атоми водню, як показано нижче. Але оскільки молекула симетрична, три дипольні стрілки скасовуються, і, як молекула, BH ₃ не має чистого молекулярного диполя.

Вправа\(\PageIndex{1}\)

Для кожної з молекул NH ₃ і CO ₂ вказують, чи існує молекулярний диполь. Якщо диполь існує, використовуйте дипольну стрілку, щоб вказати напрямок молекулярного диполя.