ANO ANG DENSITY NG ELEKTRON? - CHEMISTRY - 2025

Ang density ng elektron ay isang sukatan ng kung paano malamang na makahanap ng elektron sa isang partikular na rehiyon ng kalawakan; alinman sa paligid ng isang atomic nucleus, o sa "mga kapitbahayan" sa loob ng mga istruktura ng molekular.

Ang mas mataas na konsentrasyon ng mga electron sa isang naibigay na punto, mas mataas ang density ng elektron, at samakatuwid, makikilala ito mula sa mga paligid nito at magpapakita ng ilang mga katangian na nagpapaliwanag ng reaktibo ng kemikal. Ang isang mahusay na graphic na paraan upang kumatawan sa gayong konsepto ay sa pamamagitan ng potensyal na potensyal na mapa.

Pinagmulan: Manuel Almagro Rivas sa pamamagitan ng Wikipedia

Halimbawa, ang itaas na imahe ay nagpapakita ng istraktura ng S-carnitine enantiomer kasama ang kaukulang electrostatic potensyal na mapa. Ang isang scale na binubuo ng mga kulay ng bahaghari ay maaaring sundin: pula upang ipahiwatig ang rehiyon na may pinakamataas na density ng elektron, at asul para sa rehiyon na iyon ay mahirap sa mga electron.

Habang ang molekula ay binabagtas mula kaliwa patungo sa kanan, lumayo kami mula sa -CO ₂ ^{- pangkat} patungo sa balangkas ng CH ₂ -CHOH-CH ₂ , kung saan ang mga kulay ay dilaw at berde, na nagpapahiwatig ng pagbawas sa density ng elektron; hanggang sa pangkat -N (CH ₃ ) ₃ ⁺ , ang pinaka-electron-mahirap na rehiyon, kulay asul.

Kadalasan, ang mga rehiyon kung saan ang density ng elektron ay mababa (ang mga kulay na dilaw at berde) ang hindi bababa sa reaktibo sa isang molekula.

Konsepto

Higit sa kemikal, ang density ng elektron ay pisikal sa likas na katangian, dahil ang mga elektron ay hindi mananatiling static, ngunit paglalakbay mula sa isang tabi patungo sa isa pang paglikha ng mga electric field.

At ang pagkakaiba-iba ng mga patlang na ito ay nagiging sanhi ng mga pagkakaiba-iba sa mga density ng elektron sa mga van der Waals na ibabaw (lahat ng mga ibabaw ng spheres).

Ang istraktura ng S-carnitine ay kinakatawan ng isang modelo ng mga spheres at bar, ngunit kung sa pamamagitan ng van der Waals na ibabaw nito, mawawala ang mga bar at isang caked na hanay ng mga spheres (na may parehong mga kulay) ang masusunod.

Ang mga electron ay mas malamang na nasa paligid ng mas maraming mga electronegative atoms; gayunpaman, maaaring mayroong higit sa isang electronegative atom sa istruktura ng molekular, at samakatuwid ang mga pangkat ng mga atomo na nagsasagawa din ng kanilang sariling epekto sa induktibong.

Nangangahulugan ito na ang patlang ng kuryente ay nag-iiba higit sa maaaring mahulaan sa pamamagitan ng pag-obserba ng isang molekula mula sa pagtingin sa isang ibon; iyon ay, maaaring mayroong higit pa o mas kaunting polariseysyon ng mga negatibong singil o ng density ng elektron.

Maaari rin itong ipaliwanag sa sumusunod na paraan: ang pamamahagi ng mga singil ay nagiging homogenous.

Mga potensyal na mapa ng elektrostatic

Halimbawa, dahil ang pangkat--OH ay mayroong isang atom na oxygen, nakakaakit ng electronic density ng mga kalapit na atomo nito; Gayunpaman, sa S-carnitine ay nagbibigay ito ng bahagi ng electron density nito sa -CO ₂ ^{- pangkat} , habang sa parehong oras ay iniwan nito ang -N (CH ₃ ) ₃ ^{+ na grupo na} may mas malaking kakulangan sa elektronik.

Tandaan na maaari itong maging mahirap na ibukod kung paano gumagana ang mga epekto sa inductive sa isang kumplikadong molekula, tulad ng isang protina.

Upang magkaroon ng isang pangkalahatang pangkalahatang-ideya ng mga pagkakaiba-iba sa mga patlang ng kuryente sa istraktura, ginagamit ang pagkalkula ng pagkalkula ng mga potensyal na potensyal na mapa.

Ang mga kalkulasyong ito ay binubuo ng paglalagay ng isang positibong singil sa point at paglipat nito sa ibabaw ng molekula; kung saan may mas kaunting density ng elektron, magkakaroon ng pagtanggal ng electrostatic, at may mas higit na pagtanggi, magiging mas matindi ang asul na kulay.

Kung saan mas mataas ang density ng elektron, magkakaroon ng isang malakas na pang-akit ng electrostatic, na kinakatawan ng kulay pula.

Isinasaalang-alang ng mga kalkulasyon ang lahat ng mga istrukturang aspeto, ang mga sandali ng dipole ng mga bono, ang mga induktibong epekto na dulot ng lahat ng mga mataas na elektronegative atoms, atbp. At bilang isang resulta, nakukuha mo ang mga makulay at biswal na nakakaakit na mga ibabaw.

Paghahambing ng kulay

Pinagmulan: Wikimedia Commons

Sa itaas ay ang potensyal na mapa ng electrostatic para sa isang molekula ng benzene. Tandaan na sa gitna ng singsing mayroong isang mas mataas na density ng elektron, habang ang "mga tip" nito ay namumula sa kulay, dahil sa hindi gaanong mga electronegative hydrogen atoms. Gayundin, ang pamamahagi ng mga singil ay dahil sa mabangong katangian ng benzene.

Sa mapa na ito ang mga kulay berde at dilaw ay sinusunod din, na nagpapahiwatig ng mga pagkilala sa mga rehiyon na mahirap at mayaman sa mga electron.

Ang mga kulay na ito ay may sariling sukat, naiiba sa S-carnitine; at samakatuwid, hindi tama na ihambing ang pangkat -CO ₂ ^- at ang gitna ng aromatic ring, na parehong kinakatawan ng kulay pula sa kanilang mga mapa.

Kung pareho nilang pinanatili ang parehong sukat ng kulay, ang pulang kulay sa mapa ng benzene ay makikita upang maging isang malabo na orange. Sa ilalim ng pamantayang ito, ang mga potensyal na mga mapa ng electrostatic, at samakatuwid ang mga density ng elektron ng iba't ibang mga molekula, ay maaaring ihambing.

Kung hindi, ang mapa ay magsisilbi lamang upang malaman ang mga pamamahagi ng singil para sa isang indibidwal na molekula.

Reaktibo ng kemikal

Sa pamamagitan ng pag-obserba ng isang mapa ng potensyal ng electrostatic, at samakatuwid ang mga rehiyon na may mataas at mababang mga electron density, maaari itong mahulaan (kahit na hindi sa lahat ng mga kaso) kung saan ang mga reaksyon ng kemikal ay magaganap sa istruktura ng molekular.

Ang mga bahaging may mataas na density ng elektron ay may kakayahang "pagbibigay" ng kanilang mga elektron sa nakapalibot na mga species na nangangailangan o nangangailangan ng mga ito; Ang mga negatibong isiningil na species, E ⁺ , ay kilala bilang mga electrophile.

Samakatuwid, ang mga electrophile ay maaaring gumanti sa mga pangkat na kinakatawan ng kulay pula (ang -CO ₂ ^{- grupo} at ang sentro ng singsing ng benzene).

Habang ang mga rehiyon na may mababang density ng elektron, reaksyon sa mga negatibong species na sisingilin, o sa mga may libreng pares ng mga electron na ibabahagi; ang huli ay kilala bilang mga nucleophile.

Sa kaso ng -N (CH ₃ ) ₃ ^{+ na pangkat} , ito ay magiging reaksyon sa paraang ang mga nitrogen atom ay nakakakuha ng mga electron (nabawasan).

Ang density ng elektron sa atom

Sa atom, ang mga elektron ay gumagalaw sa napakalaking bilis at maaaring maging sa maraming mga rehiyon ng puwang nang sabay.

Gayunpaman, habang ang distansya mula sa pagtaas ng nucleus, ang mga elektron ay nakakakuha ng elektronikong potensyal na enerhiya at bumababa ang kanilang probabilistic na pamamahagi.

Nangangahulugan ito na ang mga elektronikong ulap ng isang atom ay walang tinukoy na hangganan, ngunit ang isang malabo. Samakatuwid, hindi madaling makalkula ang atomic radius; maliban kung may mga kapitbahay na nagtatag ng pagkakaiba sa mga distansya ng kanilang nuclei, ang kalahati nito ay maaaring kunin bilang ang radius ng atom (r = d / 2).

Ang mga orbital ng atom, at ang kanilang mga pag-andar ng radial at angular na alon, ay nagpapakita kung paano nagbabago ang density ng elektron bilang isang function ng distansya mula sa nucleus.

Mga Sanggunian

1. Reed College. (sf). Ano ang density ng elektron? ROCO. Nabawi mula sa: reed.edu
2. Wikipedia. (2018). Ang density ng elektron. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Hunyo 11, 2014). Kahulugan ng Densidad ng Elektron. Nabawi mula sa: thoughtco.com
4. Steven A. Hardinger. (2017). Inilarawan ng Glossary ng Organic Chemistry: Ang density ng elektron. Nabawi mula sa: chem.ucla.edu
5. Chemistry LibreTexts. (Nobyembre 29, 2018). Mga Sukat ng Atom at Mga Pamamahagi ng Densidad ng Elektron. Nabawi mula sa: chem.libretexts.org
6. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Kemikal na Organiko. Amines. ( ^Ika- 10 edisyon.). Wiley Plus.
7. Carey F. (2008). Kemikal na Organiko. (Ika-anim na edisyon). Mc Graw Hill.