דיפול דיפול הכוחות או כוחות Keesom הם אלה אינטראקציות מולקולאריים להציג מולקולות עם רגעי דיפול קבוע. זהו אחד מכוחות ואן דר וואלאס, ואף שהוא רחוק מלהיות החזק ביותר, הוא גורם מפתח שמסביר את התכונות הפיזיקליות של תרכובות רבות.
המונח "דיפול" מתייחס במפורש לשני קטבים: אחד שלילי ואחד חיובי. לפיכך, אנו מדברים על מולקולות דיפול כאשר הגדירו אזורים בעלי צפיפות אלקטרונים גבוהה ונמוכה, וזה אפשרי רק אם האלקטרונים מעדיפים "נודדים" לכיוון אטומים מסוימים: האלקטרוניטיבי ביותר.
התמונה העליונה ממחישה את האינטראקציות הדיפול-דיפול בין שתי מולקולות AB עם רגעי דיפול קבועים. באופן דומה ניתן לראות כיצד המולקולות מכוונות כך שהאינטראקציות יעילות. לפיכך, האזור החיובי δ + מושך את האזור השלילי δ-.
על פי האמור לעיל, ניתן לציין כי סוג זה של אינטראקציה הוא כיווני (שלא כמו אינטראקציות מטען-מטען יוניים). המולקולות בסביבתם מכוונות את הקטבים שלהן באופן שלמרות שהן חלשות, סכום כל האינטראקציות הללו מעניק לתרכובת יציבות בין-מולקולרית רבה.
התוצאה היא שתרכובות (אורגניות או אורגניות) המסוגלות ליצור אינטראקציות דיפול-דיפול מציגות נקודות רתיחה או התכה גבוהה.
רגע דיפול
רגע הדיפול μ של מולקולה הוא כמות וקטורית. במילים אחרות: זה תלוי בכיוונים שבהם יש שיפוע קוטביות. כיצד ומדוע מקורו של שיפוע זה? התשובה נעוצה בקשרים ובאופי המהותי של אטומי היסודות.
לדוגמא, בתמונה העליונה A אלקטרונית יותר מ- B, כך שבקשר AB צפיפות האלקטרונים הגבוהה ביותר נמצאת סביב A.
מצד שני, ב 'מוותרת' על ענן האלקטרונים שלו, ולכן היא מוקפת באזור דל אלקטרונים. הבדל זה בנגרות אלקטרוניות בין A ל- B יוצר את מעבר צבע הקוטביות.
כיוון שאזור אחד עשיר באלקטרונים (δ-) בעוד שהאחר דל באלקטרונים (δ +), מופיעים שני הקטבים, אשר בהתאם למרחקים ביניהם, מקורם בעוצמות שונות של μ, אשר נקבעים עבור כל תרכובת .
סִימֶטרִיָה
אם למולקולה של תרכובת מסוימת יש µ = 0, נאמר שהיא מולקולה אפולרית (גם אם יש לה מדרגות קוטביות).
כדי להבין כיצד הסימטריה - ומכאן הגיאומטריה המולקולרית - ממלאת תפקיד חשוב בפרמטר זה, יש לשקול שוב את הקשר AB.
בשל ההבדל בנגרות האלקטרוניות שלהם, ישנם אזורים מוגדרים העשירים ועניים באלקטרונים.
מה אם הקישורים היו AA או BB? במולקולות אלה לא יהיה רגע דיפול, מכיוון ששני האטומים מושכים אליהם באותה צורה של האלקטרונים של הקשר (מאה אחוז קשר קוולנטי).
כפי שניתן לראות בתמונה, לא מולקולת ה- AA ולא מולקולת ה- BB מראים כעת אזורים עשירים או עניים באלקטרונים (אדום וכחול). כאן סוג אחר של כוח אחראי על החזקת A 2 ו- B 2 יחדיו : יחסי הגומלין הדיפול-דיפול המושרים, המכונים גם כוחות לונדון או כוחות פיזור.
נהפוך הוא, אם המולקולות היו מסוג AOA או BOB, היו דחיות בין הקטבים שלהן מכיוון שיש להן מטענים שווים:
אזורי δ + של שתי מולקולות BOB לא מאפשרים אינטראקציה דיפול-דיפול יעילה; הדבר קורה גם עבור אזורי δ של שתי מולקולות AOA. באופן דומה, לשני זוגות המולקולות יש µ = 0. שיפוע הקוטביות OA מבוטל מבחינה וקטורית עם זה של הקשר AO.
כתוצאה מכך, כוחות הפיזור נכנסים לפעולה גם בצמד AOA ו- BOB, עקב היעדר אוריינטציה יעילה של הדיפול.
אסימטריה במולקולות לא לינאריות
המקרה הפשוט ביותר הוא זה של מולקולת CF 4 (או מסוג CX 4 ). כאן, ל- C גיאומטריה מולקולרית טטרהדרלית, ואזורים עתירי אלקטרונים נמצאים בקודקודים, במיוחד על האטומים האלקטרונגטיביים של פ.
שיפוע CF הקוטביות מבטל בכל אחד מכיווני הטטרדרון, וגורם לסכום הווקטורי של כל אלה להיות שווה ל- 0.
לפיכך, למרות שמרכז הטטרהדרון חיובי מאוד (δ +) וקודקודיו שליליים מאוד (δ-), מולקולה זו אינה יכולה ליצור אינטראקציות דיפול-דיפול עם מולקולות אחרות.
כיווני הדיפול
במקרה של מולקולות AB ליניאריות, הם מכוונים בצורה כזו שהם יוצרים את האינטראקציות הדיפול-דיפול היעילות ביותר (כפי שמוצג בתמונה למעלה). האמור לעיל חל באותו אופן בגיאומטריות מולקולריות אחרות; למשל, זוויות במקרה של מולקולות NO 2 .
לפיכך, אינטראקציות אלה קובעות אם תרכובת AB היא גז, נוזל או מוצק בטמפרטורת החדר.
במקרה של תרכובות A 2 ו- B 2 (אלו של האליפסות הסגולות), סביר מאוד להניח שהן גזי. עם זאת, אם האטומים שלו מגושמים מאוד וקוטבים בקלות (מה שמגדיל את כוחות לונדון), אז שני התרכובות יכולות להיות מוצקות או נוזליות.
ככל שהאינטראקציות הדיפול-דיפול חזקות יותר, כך הלכידות בין המולקולות גדולה יותר; כמו כן, נקודות ההיתוך והרתיחה של המתחם גבוהות יותר. הסיבה לכך נדרשת טמפרטורות גבוהות יותר כדי "לשבור" אינטראקציות אלה.
מצד שני, עלייה בטמפרטורה גורמת למולקולות לרטוט, להסתובב ולנוע בתדירות גבוהה יותר. "תסיסה מולקולרית" זו פוגעת בכיווני הדיפולים ולכן הכוחות הבין-מולקולריים של המתחם נחלשים.
אינטראקציות בין מימן
בתמונה העליונה מוצגות חמש מולקולות מים הממצאות אינטראקציה באמצעות קשרי מימן. זהו סוג מיוחד של אינטראקציות דיפול-דיפול. האזור העניים באלקטרונים תפוס על ידי H; והאזור עשיר האלקטרונים (δ-) תפוס על ידי האטומים האלקטרוניים של N, O ו- F.
כלומר, מולקולות עם אטומי N, O ו- F הקשורים ל- H יכולות ליצור קשרי מימן.
לפיכך, קשרי המימן הם OHO, NHN ו- FHF, OHN, NHO וכו '. למולקולות אלה יש רגעים דיפוליים קבועים ועזים מאוד, אשר מכוונים אותם נכון "לנצל" את הגשרים הללו.
הם חלשים יותר אנרגטית מכל קשר קוולנטי או יוני. אם כי, סכום כל קשרי המימן בשלב של תרכובת (מוצק, נוזלי או גזי) גורם לו להציג תכונות המגדירות אותו כיחודי.
לדוגמא, כזה הוא המקרה של מים, שקשרי המימן שלהם אחראים לנקודת הרתיחה הגבוהה שלהם ולהיותם פחות צפופים במצב הקרח מאשר מים נוזליים; הסיבה לכך שקרחונים צפים בים.
הפניות
- כוחות דיפול - דיפול. הוחזר ב 30 במאי 2018, מ: chem.purdue.edu
- למידה ללא גבולות. כוח דיפול-דיפול. הוחזר ב- 30 במאי 2018, מ: Courses.lumenlearning.com
- ג'ניפר רושאר. (2016). כוחות דיפול - דיפול. הוחזר ב 30 במאי 2018, מ: sophia.org
- הלמנסטין, אן מארי, דוקטורט. (3 במאי 2018). מהן דוגמאות לקשרי מימן? הוחזר ב- 30 במאי 2018, מ: thoughtco.com
- Mathews, CK, Van Holde, KE ו- Ahern, KG (2002) ביוכימיה. מהדורה שלישית. אדיסון ווסלי לונגמן, בע"מ, ע '33.
- וויטן, דייויס, פק וסטנלי. כִּימִיָה. (מהדורה 8). לימוד CENGAGE, עמ '450-452.
- משתמש Qwerter. (16 באפריל 2011). קשרי מימן מודל תלת מימדי בשירותים. . הוחזר ב 30 במאי 2018, מ: commons.wikimedia.org