SANDALI NG DIPOLE: KUNG PAANO ITO KINAKALKULA AT HALIMBAWA - CHEMISTRY - 2025

Ang dipole sandali ay isang pag-aari ng kemikal na nagpapahiwatig kung paano ang mga singil ng kuryente na heterogenous ay ipinamamahagi sa isang molekula. Ito ay ipinahayag sa mga yunit ng Debye, 3.33 · 10 ^-30 C · m, at sa pangkalahatan ang mga halaga nito ay mula 0 hanggang 11 D.

Ang mga matataas na polar compound ay may posibilidad na magkaroon ng malaking dipole moment; habang ang mga apolar, maliit na dipole sandali. Ang mas polarized ang mga singil ng kuryente ay nasa isang molekula, mas malaki ang dipole moment nito; iyon ay, dapat mayroong isang rehiyon na mayaman sa mga electron, δ-, at isa pang mahirap sa mga electron, δ +.

Ang dalawang kulay na pambura ay nagsisilbing isang pagkakatulad sa dalawang mga poste, positibo at negatibo, ng isang molekula na may minarkahang dipole moment. Pinagmulan: Mga pexels.

Ang dipole moment, μ, ay isang dami ng vector, kaya apektado ito ng mga anggulo ng mga bono at, sa pangkalahatan, ng istruktura ng molekular.

Kapag ang molekula ay linear, maaari itong ihambing sa isang dalawang kulay na pambura. Ang negatibong pagtatapos nito, ay tumutugma sa kulay pula; habang ang positibo, δ +, ay magiging asul. Tulad ng pagtaas ng mga negatibong singil sa pagtaas ng singil, at ang distansya na humihiwalay nito mula sa δ +, ang pagtaas ng moment ng dipole.

Ang kemikal, ang nasa itaas ay nangangahulugan na ang higit na pagkakaiba sa electronegativity sa pagitan ng dalawang mga atom, at mas matagal ang distansya na naghihiwalay sa kanila, mas malaki ang dipole moment sa pagitan nila.

Paano kinakalkula ang dipole moment?

Ito ay itinuturing na isang covalent bond sa pagitan ng dalawang atom, A at B:

AB

Ang distansya sa pagitan ng positibo at negatibong bahagyang singil ay natukoy na sa haba ng kanilang bono:

Isang ^{δ +} -B ^δ-

Sapagkat ang mga proton at elektron ay may parehong magnitude ng singil ng kuryente ngunit may kabaligtaran na mga palatandaan, 1.6 · 10 ^-19 C, ito ang isinasaalang-alang kapag sinusuri ang dipole moment sa pagitan ng A at B gamit ang sumusunod na equation:

μ = δd

Kung saan ang momentum ng dipole, δ ang singil ng elektron nang walang negatibong tanda, at d ang haba ng bono na ipinahayag sa metro. Halimbawa, sa pag-aakalang ang d ay may halaga ng 2 Å (1 10 ^-10 m) ang dipole moment, μA-B ang magiging:

μA-B = (1.6 10 ^-19 C) (2 10 ^-10 m)

= 3.2 10 ^-29 C m

Ngunit dahil napakaliit ang halagang ito, ginagamit ang yunit ng Debye:

μ = (3.2 · 10 ^-29 C · m) · (1 D / 3.33 · 10 ^-30 C · m)

= 9.60 D

Ang halagang ito ng μA-B ay maaaring ibigay upang ipagpalagay na ang bond AB ay mas ionic kaysa sa covalent.

Mga halimbawa

Tubig

Dipole sandali ng isang molekula ng tubig. Pinagmulan: Gabriel Bolívar.

Upang makalkula ang dipole sandali ng isang molekula, ang lahat ng mga sandali ng dipole ng kani-kanilang mga bono ay dapat na maidagdag nang vectorially, isinasaalang-alang ang mga anggulo ng bono at isang bit ng trigonometrya. Ito sa simula.

Ang tubig ay may isa sa pinakamalaking mga sandali ng dipole na maaaring asahan para sa isang covalent compound. Sa itaas na imahe mayroon kaming hydrogen atoms ay may positibong bahagyang singil, δ +, habang ang oxygen ay nagdadala ng negatibong bahagyang singil, δ-. Ang OH bond ay medyo polar (1.5D), at mayroong dalawa sa isang molekulang H ₂ O.

Karaniwan, ang isang vector ay iginuhit na nakadirekta mula sa hindi bababa sa electronegative atom (H) hanggang sa pinaka elektronegative (O). Bagaman hindi sila iginuhit, sa atom na oxygen ay mayroong dalawang pares ng hindi nakagagalit na mga electron, na "tumutok" sa negatibong rehiyon kahit na higit pa.

Dahil sa angular na geometry ng H ₂ O, ang mga sandali ng dipole ay idinagdag sa direksyon ng atom na oxygen. Tandaan na ang kabuuan ng dalawang μO-H ay magbibigay ng 3D (1.5 + 1.5); pero hindi ganyan. Ang dipole moment ng tubig ay may isang eksperimentong halaga ng 1.85D. Ang epekto ng malapit sa anggulo ng 105 ° sa pagitan ng mga bono ng HOH ay ipinapakita dito.

Methanol

Dipole sandali ng isang molekula ng methanol. Pinagmulan: Gabriel Bolívar.

Ang dipole sandali ng methanol ay 1.69D. Mas mababa ito sa tubig. Samakatuwid, ang masa ng atomic ay walang masyadong impluwensya sa dipole moment; ngunit ang kanilang atomic radii ay. Sa kaso ng methanol, hindi natin masasabi na ang bon ng HO nito ay may μ katumbas ng 1.5D; mula noong, ang mga molekular na kapaligiran ay naiiba sa CH ₃ OH at H ₂ O.

Ito ang dahilan kung bakit ang haba ng HO bond sa methanol ay dapat masukat upang makalkula ang μO-H. Ang masasabi ay ang μO-H ay mas malaki kaysa sa C-O, dahil ang pagkakaiba ng elektroneguridad sa pagitan ng carbon at oxygen ay mas mababa sa pagitan ng hydrogen at oxygen.

Ang Methanol ay nakalista bilang isa sa mga pinaka polar solvent na maaaring matagpuan kasama ng tubig at ammonia.

Ammonia

Dipole sandali ng isang molekula ng ammonia. Pinagmulan: Gabriel Bolívar.

Ang mga bono ng HN ay medyo polar, kaya ang nitrogen, dahil sa mas mataas na electronegativity, ay umaakit sa mga electron patungo sa sarili (itaas na imahe). Bilang karagdagan sa ito, mayroon kaming isang hindi nabagong pares ng mga elektron, na nag-aambag ng kanilang mga negatibong singil sa rehiyon. Samakatuwid, ang mga singil sa kuryente ay namamayani sa nitrogen atom ng ammonia.

Ang Ammonia ay may dipole moment na 1.42D, mas mababa kaysa sa methanol. Kung ang parehong ammonia at methanol ay maaaring mabago sa mga pambura, makikita na ang minaol na pambura ay mas maraming tinukoy na mga poste kumpara sa ammonia eraser.

Ethanol

Sa kaso ng ethanol, CH ₃ CH ₂ OH, ang dipole moment nito ay napakalapit na ng methanol, ngunit may posibilidad na magkaroon ng mas mababang halaga. Tulad ng maraming mga carbon atom na bumubuo sa δ + na rehiyon, ang atom na oxygen na kumakatawan sa δ- ay nagsisimula na mawala ang ilan sa "kamag-anak na negatibong intensity".

Carbon dioxide

Dipole sandali ng isang molekula ng carbon dioxide. Pinagmulan: Gabriel Bolívar.

Ang carbon dioxide ay may dalawang polar bond, C = O, kasama ang kani-kanilang mga dipole sandali μO-C. Gayunpaman, tulad ng makikita sa imahe sa itaas, ang linear geometry ng CO _{2 ang} sanhi ng dalawang μO-C na kanselahin ang bawat isa na vectorly, kahit na ang carbon ay may positibong bahagyang singil at ang mga oxygens ay may negatibong bahagyang singil.

Para sa kadahilanang ito, ang carbon dioxide ay isang mololohikal na apolar, dahil ang 2CO ₂ ay may halaga ng 0D.

Methane

Dipole sandali para sa isang molekula ng mitein. Pinagmulan: Gabriel Bolívar.

Ang parehong mitein at carbon dioxide ay nagbabahagi ng isang bagay sa karaniwan: Ang mga ito ay lubos na simetriko molekula. Sa pangkalahatan, ang mas simetriko ng isang molekula ay, mas maliit ang dipole moment nito.

Kung titingnan natin ang molekula ng CH ₄ , ang mga bono ng CH ay polar, at ang mga electron ay nakadirekta patungo sa carbon atom dahil ito ay bahagyang mas electronegative. Maaaring isipin ng isang tao na ang carbon ay kailangang maging isang napaka negatibong rehiyon; tulad ng isang pambura na may malalim na pula na sentro at namumula.

Gayunpaman, sa pamamagitan ng paghati sa CH ₄ sa kalahati makakakuha kami ng dalawang haligi ng HCH, ang isa sa kaliwa at ang isa pa sa kanan, na katulad ng H ₂ O na molekula , kaya, ang dipole moment na nagreresulta mula sa pagdaragdag ng dalawang μC-H ay kanselahin kasama ang iba pang kalahati. At samakatuwid, ang μCH ₄ ay may halaga ng 0D.

Mga Sanggunian

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemistry (Ika-8 ed.). CENGAGE Pag-aaral.
2. Walter J. Moore. (1963). Physical Chemistry. Sa Chemical kinetics. Pang-apat na edisyon, Longmans.
3. Ira N. Levine. (2009). Mga prinsipyo ng physicochemistry. Ika-anim na edisyon, pp 479-540. Mc Graw Hill.
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Enero 29, 2020). Kahulugan ng Dipole sandali. Nabawi mula sa: thoughtco.com
5. Blaber Mike. (Setyembre 29, 2019). Mga Dipole Moment. Chemistry LibreTexts. Nabawi mula sa: chem.libretexts.org
6. LaRita Williams. (2020). Dipole Moment: Kahulugan, Equation & Halimbawa. Pag-aaral. Nabawi mula sa: study.com
7. Wikipedia. (2020). Sandali dipole sandali. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org