قطبیت مولکول. مولکول های قطبی و غیر قطبی

یک مولکول قطبی است اگر مرکز بار منفی با مرکز بار مثبت منطبق نباشد. چنین مولکولی یک دوقطبی است: دو بار با قدر مساوی و علامت مخالف در فضا از هم جدا می شوند.

یک دوقطبی معمولاً با نمادی نشان داده می شود که فلش از انتهای مثبت دوقطبی به انتهای منفی اشاره می کند. یک مولکول دارای یک گشتاور دوقطبی است که برابر است با مقدار بار ضرب در فاصله بین مراکز بار:

گشتاورهای دوقطبی مولکول ها را می توان اندازه گیری کرد. برخی از مقادیر یافت شده در جدول آورده شده است. 1.2. بزرگی گشتاورهای دوقطبی به عنوان معیاری برای قطبیت نسبی مولکول های مختلف عمل می کند.

جدول 1.2 (به اسکن مراجعه کنید) گشتاورهای دوقطبی

شکی نیست که مولکول ها قطبی هستند اگر فقط پیوندهای موجود در آن قطبی باشند. ما قطبیت پیوند را در نظر خواهیم گرفت زیرا قطبیت یک مولکول را می توان به عنوان مجموع قطبیت پیوندهای منفرد در نظر گرفت.

مولکول هایی از این دست دارای گشتاور دوقطبی صفر هستند، یعنی غیر قطبی هستند. دو اتم یکسان در هر یک از مولکول های فوق، البته الکترونگاتیوی یکسانی دارند و به همان اندازه دارای الکترون هستند. بار صفر است و بنابراین، ممان دوقطبی نیز صفر است.

مولکول نوع دارای گشتاور دوقطبی بزرگ است اگرچه مولکول هیدروژن فلوراید کوچک است، فلوئور الکترونگاتیو به شدت الکترون ها را جذب می کند. اگرچه فاصله کم است، بار زیاد است و بنابراین ممان دوقطبی نیز بزرگ است.

متان و تتراکلرید کربن دارای گشتاورهای دوقطبی صفر هستند. پیوندهای منفرد، حداقل در تتراکلرید کربن، قطبی هستند: با این حال، به دلیل تقارن آرایش چهار وجهی، یکدیگر را خنثی می کنند (شکل 1.9). در متیل کلرید، قطبیت پیوند کربن-کلر جبران نمی شود و ممان دوقطبی متیل کلرید است، بنابراین، قطبیت مولکول ها نه تنها به قطبیت پیوندهای منفرد، بلکه به جهت آنها، یعنی به شکل بستگی دارد. از مولکول

گشتاور دوقطبی آمونیاک برابر است با می توان آن را به عنوان گشتاور دوقطبی کل (مجموع برداری) سه ممان پیوندهای منفرد با جهت نشان داده شده در شکل در نظر گرفت.

برنج. 1.9. گشتاورهای دوقطبی برخی مولکول ها. قطبیت پیوندها و مولکول ها.

به همین ترتیب، می‌توانیم گشتاور دوقطبی آب را برابر با

برای تری فلوراید نیتروژن که مانند آمونیاک ساختاری هرمی دارد، چه ممان دوقطبی را باید انتظار داشت؟ فلوئور الکترونگاتیوترین عنصر است و البته به شدت الکترون ها را از نیتروژن می کشد. بنابراین، پیوندهای نیتروژن و فلوئور باید بسیار قطبی باشند و مجموع برداری آنها باید بزرگ باشد - به طور قابل توجهی بیشتر از آمونیاک با پیوندهای نه چندان قطبی آن.

آزمایش چه می دهد؟ ممان دوقطبی تری فلوراید نیتروژن به طور قابل توجهی کمتر از ممان دوقطبی آمونیاک است.

چگونه این واقعیت را توضیح دهیم؟ بحث بالا جفت تک الکترون ها را در نظر نگرفت. B (همانطور که در این جفت یک مدار - را اشغال می کند و سهم آن در گشتاور دوقطبی باید در مقایسه با گشتاور کل پیوندهای نیتروژن-فلورین جهت مخالف داشته باشد (شکل 1.10)؛ این ممان های علامت مخالف به وضوح تقریباً یکسان هستند. مقدار، و نتیجه یک گشتاور دوقطبی کوچک است که جهت آن نامشخص است. در آمونیاک، گشتاور دوقطبی احتمالاً عمدتاً توسط این جفت الکترون آزاد تعیین می شود و با مجموع گشتاورهای پیوند افزایش می یابد. به همین ترتیب، جفت های تک الکترون‌ها باید در گشتاورهای دوقطبی آب و البته هر مولکول دیگری که در آن حضور دارند کمک کنند.

بر اساس مقادیر گشتاورهای دوقطبی، می توان اطلاعات ارزشمندی در مورد ساختار مولکول ها به دست آورد. به عنوان مثال، هر ساختاری از تتراکلرید کربن که منجر به یک مولکول قطبی شود، تنها بر اساس بزرگی گشتاور دوقطبی قابل رد است.

برنج. 1.10. گشتاورهای دوقطبی برخی مولکول ها. سهم یک جفت الکترون تنها. گشتاور دوقطبی ناشی از یک جفت الکترون تنها دارای جهت مخالف جهت بردار کل گشتاورهای پیوند است.

بنابراین، گشتاور دوقطبی ساختار چهار وجهی تتراکلرید کربن را تایید می‌کند (اگرچه این را ثابت نمی‌کند، زیرا ساختارهای دیگری ممکن است که یک مولکول غیرقطبی را نیز تولید کنند).

مشکل 1.4. کدام یک از دو ساختار زیر ممکن است دارای گشتاور دوقطبی صفر باشد؟ الف) کربن در مرکز مربع قرار دارد که در گوشه های آن اتم های کلر وجود دارد، ب) کربن در بالای هرم چهار وجهی و اتم های کلر در گوشه های قاعده قرار دارند.

مشکل 1.5. اگرچه پیوندهای کربن-اکسیژن و بور-فلورین باید قطبی باشند، گشتاور دوقطبی ترکیبات صفر است. ترتیبی از اتم ها را برای هر ترکیبی که یک گشتاور دوقطبی صفر تولید می کند پیشنهاد کنید.

برای اکثر ترکیبات، گشتاور دوقطبی هرگز اندازه گیری نشده است. قطبیت این ترکیبات را می توان بر اساس ساختار آنها پیش بینی کرد. قطبیت پیوندها توسط الکترونگاتیوی اتم ها تعیین می شود. اگر زوایای بین پیوندها مشخص باشد، می توان قطبیت مولکول را با در نظر گرفتن جفت های جفت نشده الکترون نیز تعیین کرد.

قطبیت.

بسته به محل جفت الکترون مشترک (چگالی الکترون) بین هسته اتم ها، پیوندهای غیر قطبی و قطبی متمایز می شوند.

یک پیوند غیرقطبی توسط اتم های عناصر با الکترونگاتیوی یکسان تشکیل می شود. چگالی الکترون به طور متقارن نسبت به هسته اتم توزیع می شود.

پیوند بین اتم های با الکترونگاتیوی متفاوت قطبی نامیده می شود. جفت الکترون مشترک به سمت عنصر الکترونگاتیو تر منتقل می شود. مراکز ثقل بارهای مثبت (b +) و منفی (b -) بر هم منطبق نیستند. هر چه اختلاف الکترونگاتیوی عناصر تشکیل دهنده پیوند بیشتر باشد، قطبیت پیوند بیشتر می شود. هنگامی که اختلاف الکترونگاتیوی کمتر از 1.9 باشد، پیوند در نظر گرفته می شود کووالانسی قطبی.

برای یک مولکول دو اتمی، قطبیت مولکول با قطبیت پیوند منطبق است. در مولکول های چند اتمی، گشتاور دوقطبی کل یک مولکول برابر است با مجموع بردار گشتاورهای تمام پیوندهای آن. بردار دوقطبی از + به - جهت داده شده است.

مثال 3.با استفاده از روش پیوند ظرفیت، قطبیت مولکول های کلرید قلع (II) و کلرید قلع (IV) را تعیین کنید.

50 Sn متعلق به عناصر p است.

الکترون های ظرفیت 5s 2 5p 2. توزیع الکترون ها روی سلول های کوانتومی در حالت عادی:

فرمول های شیمیایی کلرید قلع (IV) - SnCl 4، قلع (II) کلرید - SnCl 2

برای ساختن شکل هندسی مولکول ها، اوربیتال های الکترون های ظرفیتی جفت نشده را با در نظر گرفتن حداکثر همپوشانی آنها به تصویر می کشیم.

برنج. 4. شکل هندسی مولکول های SnCl 2 و SnCl 4

الکترونگاتیوی Sn 1.8 است. Cl – 3.0. پیوند Sn–Cl، قطبی، کووالانسی. اجازه دهید بردار گشتاورهای دوقطبی پیوندهای قطبی را به تصویر بکشیم.

در مولکول های SnCl 2 و SnCl 4

SnCl 2 یک مولکول قطبی است

SnCl 4 یک مولکول غیر قطبی است.

مواد بسته به دما و فشار می توانند در حالت های گازی، مایع و جامد وجود داشته باشند.

در حالت گازی، مواد به صورت مولکول های منفرد هستند.

در حالت مایع به شکل سنگدانه ها، که در آن مولکول ها توسط نیروهای بین مولکولی واندروالس یا پیوندهای هیدروژنی به هم متصل می شوند. علاوه بر این، هرچه مولکول ها قطبی تر باشند، پیوند قوی تر و در نتیجه نقطه جوش مایع بالاتر می رود.

در جامدات، ذرات ساختاری با پیوندهای درون مولکولی و بین مولکولی به هم متصل می شوند. طبقه بندی: یونی، فلزی، اتمی (کووالانسی)، بلورهای مولکولی و بلورهای با پیوندهای مخلوط.

وظایف کنترلی

73. چرا عناصر کلر و پتاسیم فعال هستند در حالی که عنصر آرگون که بین آنها قرار دارد کم فعال است؟

74. با استفاده از روش پیوندهای ظرفیتی توضیح دهید که چرا مولکول آب (H 2 O ) قطبی و مولکول متان (CH 4) غیر قطبی است؟

75. ماده منوکسید کربن (II) یک ماده فعال است و مونوکسید کربن (IV) جزء مواد کم فعال طبقه بندی می شود. با استفاده از روش پیوند ظرفیت توضیح دهید.

76. قدرت مولکول های نیتروژن و اکسیژن چگونه تغییر می کند. با استفاده از روش پیوند ظرفیت توضیح دهید.

77. چرا خواص کریستال کلرید سدیم (NaCl) با کریستال سدیم (Na) متفاوت است؟ چه نوع ارتباطی در این کریستال ها رخ می دهد؟

78. با استفاده از روش پیوند ظرفیتی، قطبیت مولکول های کلرید آلومینیوم و سولفید هیدروژن را تعیین کنید.

79. روبیدیم هیدروکسید چه نوع هیدروکسیدهایی است؟ با استفاده از روش پیوند ظرفیت توضیح دهید.

80. نقطه جوش هیدروژن فلوراید مایع 19.5 0 C و نقطه جوش هیدروژن کلرید مایع (-84.0 0 C) است. چرا اختلاف زیادی در نقطه جوش وجود دارد؟

81. با استفاده از روش پیوندهای ظرفیتی توضیح دهید که چرا تتراکلرید کربن (CCl 4) غیر قطبی است و کلروفرم (CHCl 3) یک ماده قطبی است؟

82. استحکام پیوندها در مولکولهای CH 4 – SnH 4 چگونه تغییر می کند؟ با استفاده از روش ترکیبات ظرفیتی توضیح دهید.

83. چه ترکیبات ممکنی عناصر را تشکیل می دهند: سرب و برم؟ قطبیت این پیوندها را تعیین کنید.

84. با استفاده از روش پیوند ظرفیتی، قطبیت مولکول های نیتروژن و برمید نیتروژن (III) را تعیین کنید.

85. نقطه جوش آب 100 0 C و سولفید هیدروژن (60.7 0 C) است. چرا اختلاف زیادی در نقطه جوش وجود دارد؟

86. تعیین کنید کدام ترکیب پیوند قوی تری دارد: برمید قلع یا کربن برمید؟ قطبیت این اتصالات را تعیین کنید.

87. با استفاده از روش پیوند ظرفیتی، قطبیت مولکول های یدید گالیوم و یدید بیسموت را تعیین کنید.

88. با استفاده از تئوری پیوند شیمیایی، توضیح دهید که چرا زنون یک عنصر نجیب (کم فعال) است.

89. نوع هیبریداسیون (sp, sp 2, sp 3) را در ترکیبات BeCl 2, SiCl 4 مشخص کنید. اشکال هندسی مولکول ها را رسم کنید.

90. آرایش فضایی پیوندها را در مولکول ها ترسیم کنید: هیدرید بور و هیدرید فسفر (III). قطبیت مولکول ها را تعیین کنید.

دستورالعمل تکالیف آزمون در رشته " علم شیمی» برای دانشجویان رشته های غیر شیمی از طریق دوره های مکاتبه ای. قسمت 1.

گردآوری شده توسط: دانشیار، دکتری. اوبوخوف V.M.

دستیار Kostareva E.V.

امضا برای انتشار مقاله نوشتن. شماره 1

شماره سفارش. ویرایش ل

فرمت 60/90/1/16. مشروط فر ل

چاپ شده بر روی RISO GR 3750 Edition.

انتشارات دانشگاه نفت و گاز

موسسه آموزشی دولتی آموزش عالی حرفه ای

دانشگاه دولتی نفت و گاز تیومن

گروه چاپ عملیاتی انتشارات دانشگاه نفت و گاز

625000، گرم. تیومن، خیابان. ولودارسکی، 38

تشخیص قطبیت یک مولکول از قطبیت یک پیوند ضروری است. همانطور که قبلاً در مثال مولکول HCl نشان داده شده است، برای مولکول های دو اتمی از نوع AB، این مفاهیم منطبق هستند. در چنین مولکولی هرچه اختلاف الکترونگاتیوی عناصر (∆EO) بیشتر باشد، گشتاور دوقطبی الکتریکی بیشتر است.به عنوان مثال، در سری HF، HCl، HBr، HI به همان ترتیبی که الکترونگاتیوی نسبی کاهش می یابد.

بسته به ماهیت توزیع چگالی الکترونی مولکول، مولکول ها می توانند قطبی یا غیر قطبی باشند. قطبیت یک مولکول با مقدار گشتاور دوقطبی الکتریکی μ مشخص می شود میگویند که برابر است با مجموع بردار گشتاورهای الکتریکی دوقطبی کلیه پیوندها و جفت الکترون های غیرپیوندی واقع در شرکت های سهامی هیبریدی: → →

 m-ly = ( اتصالات) i + ( جفت های الکتریکی غیر متصل) j .

نتیجه جمع بستگی به قطبیت پیوندها، ساختار هندسی مولکول و وجود جفت الکترون تنها دارد. قطبیت یک مولکول به شدت تحت تأثیر تقارن آن است.

به عنوان مثال، مولکول CO 2 دارای ساختار خطی متقارن است:

بنابراین، اگرچه پیوندهای C=O بسیار قطبی هستند، به دلیل جبران متقابل گشتاورهای دوقطبی الکتریکی، مولکول CO2 عموماً غیرقطبی است (پیوندهای  = پیوندهای  = 0). به همین دلیل، مولکول های چهار وجهی بسیار متقارن CH 4، CF 4، مولکول هشت وجهی SF 6 و غیره غیر قطبی هستند.

در مولکول زاویه ای H 2 O، پیوندهای قطبی O-H در زاویه 104.5 درجه قرار دارند: → →

 H2O =  O – H +  جفت های الکتریکی غیر متصل  0.

بنابراین، لحظه های آنها یکدیگر را خنثی نمی کنند و مولکول قطبی می شود ().

مولکول SO 2 زاویه ای، مولکول های هرمی NH 3، NF 3 و غیره نیز دارای گشتاور دوقطبی الکتریکی هستند.عدم وجود چنین گشتاوری

نشان دهنده ساختار بسیار متقارن مولکول است، وجود یک گشتاور دوقطبی الکتریکی نشان دهنده عدم تقارن ساختار مولکول است (جدول 3.2).

جدول 3.2

ساختار و قطبیت مورد انتظار مولکول ها

مقدار گشتاور دوقطبی الکتریکی یک مولکول به شدت تحت تأثیر جفت‌های الکترون غیرپیوندی قرار گرفته در اوربیتال‌های ترکیبی و دارای گشتاور دوقطبی الکتریکی خاص خود است (جهت بردار از هسته، در امتداد محور مکان AO هیبریدی است. ). به عنوان مثال، مولکول های NH 3 و NF 3 شکل هرمی مثلثی یکسانی دارند و قطبیت پیوندهای N-H و N-F نیز تقریباً یکسان است. با این حال، ممان الکتریکی دوقطبی NH 3 0.49·10-29·m است و NF3 فقط 0.07·10-29 C·m است. این با این واقعیت توضیح داده می شود که در NH 3 جهت گشتاور دوقطبی الکتریکی جفت الکترون پیوندی و غیرپیوندی N-H منطبق است و با جمع بردار، یک گشتاور دوقطبی الکتریکی بزرگ ایجاد می کند. برعکس، در NF 3 گشتاورهای پیوندهای N-F و جفت الکترون در جهات مخالف جهت داده می شوند، بنابراین، هنگامی که اضافه می شوند، تا حدی جبران می شوند (شکل 3.15).

شکل 3.15. افزودن گشتاورهای دوقطبی الکتریکی جفت الکترونی پیوندی و غیرپیوندی مولکول‌های NH 3 و NF 3

یک مولکول غیر قطبی می تواند قطبی شود. برای این کار باید در میدان الکتریکی با اختلاف پتانسیل معین قرار گیرد. تحت تأثیر یک میدان الکتریکی، "مراکز گرانش" بارهای مثبت و منفی جابجا می شوند و یک گشتاور دوقطبی الکتریکی القایی یا القایی رخ می دهد. وقتی میدان حذف شود، مولکول دوباره غیرقطبی می شود.

تحت تأثیر یک میدان الکتریکی خارجی، یک مولکول قطبی قطبی می شود، یعنی توزیع مجدد بارها در آن اتفاق می افتد و مولکول مقدار جدیدی از گشتاور دوقطبی الکتریکی را به دست می آورد و حتی قطبی تر می شود. این همچنین می تواند تحت تأثیر میدان ایجاد شده توسط یک مولکول قطبی نزدیک به آن رخ دهد. توانایی قطبی شدن مولکول ها تحت تاثیر میدان الکتریکی خارجی را قطبش پذیری می گویند.

برهمکنش های بین مولکولی توسط قطبیت و قطبش پذیری مولکول ها تعیین می شود. واکنش پذیری ماده و حلالیت آن با گشتاور الکتریکی دوقطبی مولکول مرتبط است. مولکول های قطبی مایعات از تفکیک الکترولیتی الکترولیت های محلول در آنها حمایت می کنند.

الکترونگاتیوی اتم های عناصر.الکترونگاتیوی نسبی تغییرات در دوره ها و گروه های سیستم تناوبی. قطبیت پیوندهای شیمیایی، قطبیت مولکول ها و یون ها.

الکترونگاتیوی (e.o.) توانایی یک اتم برای جابجایی جفت الکترون به سمت خود است.
Meroy e.o. انرژی از نظر حسابی برابر است با ½ مجموع انرژی یونش I و انرژی میل الکترون E
E.O. = ½ (I+E)

الکترونگاتیوی نسبی (OEO)

فلوئور، به عنوان قوی ترین عنصر EO، مقدار 4.00 نسبت به آن نسبت به عناصر باقی مانده در نظر گرفته می شود.

تغییرات در دوره ها و گروه های جدول تناوبی.

در بازه های زمانی، با افزایش بار هسته ای از چپ به راست، الکترونگاتیوی افزایش می یابد.

کمتریناهمیت برای فلزات قلیایی و قلیایی خاکی مشاهده شده است.

بزرگترین- برای هالوژن ها

هرچه الکترونگاتیوی بیشتر باشد، خواص غیرفلزی عناصر بارزتر است.

الکترونگاتیوی (χ) یک ویژگی شیمیایی اساسی یک اتم است، یک مشخصه کمی از توانایی یک اتم در یک مولکول برای جابجایی جفت الکترون های رایج به سمت خود.

مفهوم مدرن الکترونگاتیوی اتم ها توسط شیمیدان آمریکایی ال.پاولینگ معرفی شد. L. Pauling از مفهوم الکترونگاتیوی برای توضیح این واقعیت استفاده کرد که انرژی یک پیوند هترواتمی A-B (A, B نمادهای هر عنصر شیمیایی هستند) به طور کلی بیشتر از مقدار میانگین هندسی پیوندهای هماتمی A-A و B-B است.

بالاترین ارزش e.o. فلوئور و کمترین آن سزیم است.

تعریف نظری الکترونگاتیوی توسط فیزیکدان آمریکایی R. Mulliken ارائه شد. بر اساس این گزاره واضح که توانایی یک اتم در یک مولکول برای جذب بار الکترونیکی به انرژی یونیزاسیون اتم و میل الکترونی آن بستگی دارد، R. Mulliken ایده الکترونگاتیوی اتم A را به عنوان مقدار متوسط ​​معرفی کرد. انرژی اتصال الکترون های بیرونی در طول یونیزاسیون حالت های ظرفیت (به عنوان مثال، از A- تا A+) و بر این اساس یک رابطه بسیار ساده برای الکترونگاتیوی یک اتم پیشنهاد کرد:

که در آن J1A و εA به ترتیب انرژی یونیزاسیون اتم و میل الکترونی آن هستند.
به بیان دقیق، نمی توان به یک عنصر الکترونگاتیوی ثابت نسبت داد. الکترونگاتیوی یک اتم به عوامل زیادی بستگی دارد، به ویژه به وضعیت ظرفیت اتم، حالت اکسیداسیون رسمی، عدد هماهنگی، ماهیت لیگاندهایی که محیط اتم را در سیستم مولکولی تشکیل می دهند و برخی دیگران. اخیراً، بسته به نوع اوربیتال اتمی درگیر در تشکیل پیوند و جمعیت الکترونی آن، یعنی اینکه آیا اوربیتال اتمی توسط یک جفت الکترون تک اشغال شده است یا خیر، به طور فزاینده‌ای از الکترونگاتیوی اوربیتال برای توصیف الکترونگاتیوی استفاده می‌شود. به تنهایی توسط یک الکترون جفت نشده اشغال شده یا خالی است. اما، با وجود مشکلات شناخته شده در تفسیر و تعیین الکترونگاتیوی، همیشه برای توصیف کیفی و پیش‌بینی ماهیت پیوندها در یک سیستم مولکولی، از جمله انرژی اتصال، توزیع بار الکترونیکی و درجه یونیته، ثابت نیرو و غیره، ضروری است. یکی از توسعه‌یافته‌ترین آنها در رویکرد فعلی، رویکرد ساندرسون است. این رویکرد مبتنی بر ایده برابر کردن الکترونگاتیوی اتم ها در هنگام تشکیل پیوند شیمیایی بین آنها است. مطالعات متعددی روابط بین الکترونگاتیوی ساندرسون و مهمترین خواص فیزیکوشیمیایی ترکیبات معدنی اکثر قریب به اتفاق عناصر جدول تناوبی را پیدا کرده است. تغییر روش ساندرسون، بر اساس توزیع مجدد الکترونگاتیوی بین اتم های مولکول برای ترکیبات آلی، نیز بسیار مثمر ثمر بود.

2) قطبیت پیوندهای شیمیایی، قطبیت مولکول ها و یون ها.

آنچه در چکیده و در کتاب درسی آمده است - قطبیت با گشتاور دوقطبی همراه است که در نتیجه جابجایی یک جفت الکترون مشترک به یکی از اتم ها ظاهر می شود. قطبیت همچنین به تفاوت الکترونگاتیوی اتم های پیوندی بستگی دارد. هر چه ارزش e.o بالاتر باشد. دو اتم، پیوند شیمیایی بین آنها قطبی تر است. بسته به اینکه چگالی الکترون در طول تشکیل یک پیوند شیمیایی چگونه توزیع می شود، چندین نوع متمایز می شود. حالت محدود قطبش یک پیوند شیمیایی، انتقال کامل از یک اتم است. به دیگری.

در این حالت دو یون تشکیل می شود که بین آنها پیوند یونی ایجاد می شود برای اینکه دو اتم بتوانند پیوند یونی ایجاد کنند لازم است که e.o آنها. بسیار متفاوت بودند.اگر e.o. با هم برابر هستند، سپس یک پیوند کووالانسی غیرقطبی تشکیل می شود. رایج ترین پیوند کووالانسی قطبی است - بین هر اتمی که مقادیر e.o متفاوتی دارند تشکیل می شود.

یک ارزیابی کمی از قطبیت یک پیوند می تواند بارهای موثر اتم ها باشد.بار موثر یک اتم با تفاوت بین تعداد الکترون های متعلق به یک اتم معین در یک ترکیب شیمیایی و تعداد الکترون های یک اتم آزاد مشخص می شود. اتم یک عنصر الکترونگاتیو تر، الکترون ها را با شدت بیشتری جذب می کند، بنابراین الکترون ها به آن نزدیک تر می شوند و بار منفی خاصی دریافت می کند که به آن موثر می گویند و شریک آن دارای همان بار موثر مثبت است. پیوند بین اتم ها به طور مساوی متعلق به آنها است، بارهای موثر صفر است.

برای مولکول های دو اتمی، قطبیت پیوند را می توان مشخص کرد و بارهای موثر اتم ها را می توان بر اساس اندازه گیری گشتاور دوقطبی M=q*r تعیین کرد که در آن q بار قطب دوقطبی برابر با بار موثر است. برای یک مولکول دو اتمی، و r فاصله بین هسته ای است. گشتاور دوقطبی پیوند یک کمیت برداری است. از قسمت دارای بار مثبت مولکول به قسمت منفی آن هدایت می شود.بار موثر روی اتم یک عنصر با حالت اکسیداسیون منطبق نیست.

قطبیت مولکول ها تا حد زیادی خواص مواد را تعیین می کند. مولکول های قطبی با قطب هایی با بار مخالف به سمت یکدیگر می چرخند و جاذبه متقابل بین آنها ایجاد می شود. بنابراین، موادی که توسط مولکول های قطبی تشکیل می شوند، دارای نقطه ذوب و جوش بالاتری نسبت به موادی هستند که مولکول های آنها غیرقطبی هستند.

مایعاتی که مولکول های آنها قطبی هستند، توانایی انحلال بالاتری دارند. علاوه بر این، هرچه قطبیت مولکول های حلال بیشتر باشد، حلالیت ترکیبات قطبی یا یونی در آن بیشتر می شود. این وابستگی با این واقعیت توضیح داده می شود که مولکول های حلال قطبی، به دلیل برهمکنش های دوقطبی-دوقطبی یا یون-دوقطبی با املاح، در تجزیه املاح به یون ها نقش دارند. به عنوان مثال، محلول هیدروژن کلرید در آب که مولکول های آن قطبی هستند، الکتریسیته را به خوبی هدایت می کند. محلول هیدروژن کلرید در بنزن رسانایی الکتریکی قابل توجهی ندارد. این نشان دهنده عدم وجود یونیزاسیون هیدروژن کلرید در محلول بنزن است، زیرا مولکول های بنزن غیر قطبی هستند.

یون ها مانند یک میدان الکتریکی اثر قطبی بر یکدیگر دارند. هنگامی که دو یون به هم می رسند، قطبش متقابل آنها رخ می دهد، به عنوان مثال. جابجایی الکترون ها در لایه های بیرونی نسبت به هسته. قطبش متقابل یونها به بارهای هسته و یون، شعاع یون و عوامل دیگر بستگی دارد.

درون گروه های e.o. کاهش می دهد.

خواص فلزی عناصر افزایش می یابد.

عناصر فلزی در سطح انرژی بیرونی حاوی 1،2،3 الکترون هستند و با پتانسیل یونیزاسیون کم و e.o مشخص می شوند. زیرا فلزات تمایل زیادی به از دست دادن الکترون از خود نشان می دهند.
عناصر غیرفلزی انرژی یونیزاسیون بالاتری دارند.
با پر شدن پوسته بیرونی نافلزات داخل دوره ها، شعاع اتم ها کاهش می یابد. در لایه بیرونی تعداد الکترون ها 4،5،6،7،8 است.

قطبیت یک پیوند شیمیایی قطبیت مولکول ها و یون ها

قطبیت یک پیوند شیمیایی با جابجایی پیوندهای یک جفت الکترون به یکی از اتم ها تعیین می شود.

یک پیوند شیمیایی به دلیل توزیع مجدد الکترون‌ها در اوربیتال‌های ظرفیتی رخ می‌دهد، که در نتیجه به شکل‌گیری یون‌ها یا تشکیل جفت‌های الکترون مشترک، آرایش الکترونی پایداری از گاز نجیب ایجاد می‌شود.
یک پیوند شیمیایی با انرژی و طول مشخص می شود.
معیار قدرت یک پیوند، انرژی صرف شده برای شکستن پیوند است.
مثلا. H – H = 435 kJmol-1

الکترونگاتیوی عناصر اتمی
الکترونگاتیوی یک ویژگی شیمیایی یک اتم است، یک مشخصه کمی از توانایی یک اتم در یک مولکول برای جذب الکترون از اتم های عناصر دیگر.
الکترونگاتیوی نسبی

اولین و معروف ترین مقیاس الکترونگاتیوی نسبی مقیاس L. Pauling است که از داده های ترموشیمیایی به دست آمد و در سال 1932 پیشنهاد شد. مقدار الکترونگاتیوی الکترونگاتیوی ترین عنصر فلوئور، (F) = 4.0، به طور دلخواه به عنوان نقطه شروع در این مورد در نظر گرفته می شود. مقیاس

عناصر گروه هشتم جدول تناوبی (گازهای نجیب) دارای الکترونگاتیوی صفر هستند.
مرز متعارف بین فلزات و غیر فلزات به عنوان یک مقدار الکترونگاتیوی نسبی 2 در نظر گرفته می شود.

الکترونگاتیوی عناصر جدول تناوبی، به عنوان یک قاعده، به طور متوالی از چپ به راست در هر دوره افزایش می یابد. در هر گروه، به استثنای چند مورد، الکترونگاتیوی به طور مداوم از بالا به پایین کاهش می یابد. الکترونگاتیوی را می توان برای توصیف یک پیوند شیمیایی استفاده کرد.
پیوندهایی با اختلاف کمتری در الکترونگاتیوی اتم ها به عنوان پیوندهای کووالانسی قطبی طبقه بندی می شوند. هرچه اختلاف الکترونگاتیوی اتم های تشکیل دهنده یک پیوند شیمیایی کمتر باشد، درجه یونی بودن این پیوند کمتر است. تفاوت صفر در الکترونگاتیوی اتم ها نشان دهنده عدم وجود ویژگی یونی در پیوند تشکیل شده توسط آنها است، یعنی ماهیت کاملا کووالانسی آن.

قطبیت پیوند شیمیایی، قطبیت مولکول ها و یون ها
قطبیت پیوندهای شیمیایی، مشخصه یک پیوند شیمیایی، نشان دهنده توزیع مجدد چگالی الکترون در فضای نزدیک هسته ها در مقایسه با توزیع اولیه این چگالی در اتم های خنثی تشکیل دهنده این پیوند است.

تقریباً همه پیوندهای شیمیایی، به استثنای پیوندهای مولکول های هم هسته دواتمی، به یک درجه یا دیگری قطبی هستند. به طور معمول، پیوندهای کووالانسی ضعیف قطبی هستند، پیوندهای یونی بسیار قطبی هستند.

مثلا:
کووالانسی غیرقطبی: Cl2، O2، N2، H2، Br2

قطبی کووالانسی: H2O، SO2، HCl، NH3 و غیره

برنج. 32. طرح های مولکول های قطبی و غیر قطبی: الف - مولکول قطبی; b-مولکول غیرقطبی

هر مولکول دارای هر دو ذرات با بار مثبت - هسته اتمی و دارای بار منفی - الکترون است. برای هر نوع ذره (یا به‌طور دقیق‌تر، بار) می‌توان نقطه‌ای را پیدا کرد که به عنوان «مرکز گرانش الکتریکی» آنها باشد. این نقاط را قطب های مولکول می نامند. اگر مراکز ثقل الکتریکی بارهای مثبت و منفی در یک مولکول منطبق باشند، مولکول غیرقطبی خواهد بود. به عنوان مثال، اینها مولکول های H 2، N 2 هستند که توسط اتم های یکسان تشکیل شده اند، که در آنها جفت های مشترک الکترون ها به طور مساوی به هر دو اتم تعلق دارند، و همچنین بسیاری از مولکول های متقارن با پیوندهای اتمی، به عنوان مثال متان CH 4، تتراکلرید CCl 4. .

اما اگر مولکول به طور نامتقارن ساخته شده باشد، مثلاً از دو اتم غیرمشابه تشکیل شده باشد، همانطور که قبلاً گفتیم، جفت الکترون های مشترک را می توان به میزان کمتر یا بیشتر به سمت کناری جابجا کرد.یکی از اتم ها بدیهی است که در این حالت به دلیل توزیع نابرابر بارهای مثبت و منفی در داخل مولکول، مراکز ثقل الکتریکی آنها بر هم منطبق نمی شوند و حاصل آن یک مولکول قطبی خواهد بود (شکل 32).

مولکول های قطبی هستند

مولکول های قطبی دوقطبی هستند. این اصطلاح عموماً به هر سیستم الکتریکی خنثی اشاره می کند، یعنی سیستمی متشکل از بارهای مثبت و منفی که به گونه ای توزیع شده اند که مراکز ثقل الکتریکی آنها بر هم منطبق نباشد.

فاصله بین مراکز ثقل الکتریکی آن و سایر بارها (بین قطب های دوقطبی) طول دوقطبی نامیده می شود. طول دوقطبی درجه قطبیت مولکول را مشخص می کند. واضح است که طول دوقطبی برای مولکول های قطبی مختلف متفاوت است. هر چه بزرگتر باشد، قطبیت مولکول مشخص تر است.

برنج. 33. طرح های ساختار مولکول های CO2 و CS2

در عمل، درجه قطبیت مولکول های خاص با اندازه گیری به اصطلاح گشتاور دوقطبی مولکول m تعیین می شود که به عنوان حاصلضرب طول دوقطبی تعریف می شود. لبه شارژ قطب آن e:

t =ل ه

بزرگی گشتاورهای دوقطبی با خواص خاصی از مواد مرتبط است و می توان آن را به صورت تجربی تعیین کرد. مرتبه بزرگی تیهمیشه 10 -18، از بار الکتریکی

تخت برابر با 4.80 10-10 واحد الکترواستاتیک است و طول دوقطبی مقداری برابر با قطر مولکول است، یعنی 10 -8. سانتی متر.در زیر گشتاورهای دوقطبی مولکول های برخی از مواد معدنی آورده شده است.

لحظات دوقطبی برخی از مواد

تی 10 18

. . . .. …….. 0

اب……. 1.85

. . . ………..0

هیدروژن کلرید……. 1.04

دی اکسید کربن…….0

برمید. …… 0.79

دی سولفید کربن…………0

یدید هیدروژن…….. 0.38

سولفید هیدروژن………..1.1

مونوکسید کربن……. 0,11

دی اکسید گوگرد. . . ……1.6

هیدروسیانیک اسید……..2.1

تعیین مقادیر گشتاورهای دوقطبی به فرد اجازه می دهد تا نتایج جالب زیادی در مورد ساختار مولکول های مختلف بگیرد. بیایید به برخی از این یافته ها نگاه کنیم.

برنج. 34. طرح ساختار یک مولکول آب

همانطور که انتظار می رود، گشتاورهای دوقطبی مولکول های هیدروژن و نیتروژن صفر است. مولکول های این مواد کاملاً هستندمتقارن هستند و بنابراین بارهای الکتریکی در آنها به طور مساوی توزیع می شوند. عدم وجود قطبیت در دی اکسید کربن و دی سولفید کربن نشان می دهد که مولکول های آنها نیز به صورت متقارن ساخته شده اند. ساختار مولکول های این مواد به صورت شماتیک در شکل 1 نشان داده شده است. 33.

وجود یک گشتاور دوقطبی نسبتاً بزرگ در نزدیکی آب تا حدودی غیرمنتظره است. از آنجایی که فرمول آب مشابه فرمول دی اکسید کربن است

و دی سولفید کربن، می توان انتظار داشت که مولکول های آن نیز به همین شکل ساخته شوندبه طور متقارن، مانند مولکول های CS 2 و CO 2.

با این حال، با توجه به قطبیت تجربی مولکول‌های آب (قطب مولکول‌ها)، این فرض باید کنار گذاشته شود. در حال حاضر، مولکول آب دارای ساختار نامتقارن است (شکل 34): دو اتم هیدروژن به یک اتم اکسیژن متصل هستند به طوری که پیوندهای آنها زاویه ای در حدود 105 درجه تشکیل می دهند. آرایش مشابهی از هسته های اتمی در مولکول های دیگر از همان نوع (H2S، SO2) که دارای گشتاورهای دوقطبی هستند، یافت می شود.

قطبیت مولکول های آب بسیاری از خواص فیزیکی آن را توضیح می دهد.