Дипольный момент

в прошлом видео мы говорили о точечных структурах и теперь мы знаем как предсказать формы молекул давайте воспользуемся этими знаниями для анализа полярности молекул в этом нам поможет дипольный момент чтобы объяснить что это такое рассмотрим рисунок справа где у нас есть положительно заряженный протон на некотором расстоянии от отрицательно заряженного электрона обозначим это расстояние буквой d мы знаем что протон и электрон имеют одинаковую величину заряда назовем йокку и она равна 1,69 степени протон заряжен положительно поэтому мы можем записать здесь плюс q электрон заряжен отрицательно поэтому запишем минус q эти два заряда образуют электрический диполь с дипольным моментом который обозначается греческой буквой мю и равен величине заряда q умноженной на расстояние между этими зарядами д мы сейчас не будем углубляться в математику но для справки скажу что порядок величины дипольного момента боли cool и составляет 10 в минус двадцать девятой степени а единицы измерения называется дыбой так что умножив заряд на расстоянии мы бы получили некое число добавив но нам интереснее проанализировать дипольный момент с точки зрения молекулярной структуры поэтому давайте продолжим и рассмотрим точечную структуру для хлороводорода аж хлор здесь у нас ковалентная связь между водородом и хлором который осуществляется посредством двух электронов хлор является более электроотрицательным чем водород а это означает что эти два электрона будут притягиваться ближе к хлору я покажу это стрелочкой стрелочками указывают направление движения электронов то есть электроны желтого цвета будут смещены ближе к хлору таким образом вокруг хлора электронная плотность будет выше и поэтому мы его представляем с частичным отрицательным зарядом и обозначим маленькой буквой дельта со знаком минус сверху а поскольку водород теряет немного электронной плотности то есть немного отрицательного заряда поэтому он становится частично положителен мы изобразим здесь маленькую букву дельта со знаком плюс следовательно у нас получилось полярная молекула частью молекулы справа увеличивает электронную плотность и это наша частично отрицательная сторона это первый полюс в то же время другая сторона молекулы теряет некоторую электронную плотность и становится частично положительный поэтому появляется знак + эта стрелочка и знак дельта с плюсом показывает распределение заряда в этой молекуле и так у вас есть эти два полюса положительный и отрицательный если бы мы знали расстояние между полюсами то смогли бы вычислить дипольный момент для этой молекулы это расстояние науке известно и вычислив дипольный момент для шк лор мы получим мю равную примерно одна целая 11 десятых дебая и так у нас есть полярная связь и есть полярная молекула таким образом мы можем сказать что молекулы хлороводорода относительно полярная то есть является диполем у нее есть дипольный момент схема анализа молекул у нас есть давайте рассмотрим еще одну молекулу допустим углекислый газ я знаю что молекула co2 линейно поэтому после того как мы изобразим и точечную структуру получим линейную формулу это важно особенно когда мы попытаемся предсказать дипольный момент если проанализировать поведение электронов в этой углерод кислородной связи то можно увидеть двойную связь между углеродом и кислородом кислород более электроотрицателен чем углерод так что кислород будет оттягивать электроны на себя поэтому мы изобразим здесь стрелочку указывающей вправо здесь у нас дипольная связь и слева будет то же самое кислород является более электроотрицательным чем углерод поэтому электроны будут притягиваться ближе к этому кислороду мы изобразим еще одну стрелочку или вектор в противоположном направлении таким образом даже если у нас есть эти две отдельные двойные полярные связи и если подумать о форме этой молекулы которая как нам известно линейно то мы увидим что у нас есть два вектора которые равны по величине но противоположны по направлению поэтому в сумме эти два вектора дают 0 таким образом мы не можем ожидать что у молекулы будет дипольный момент здесь нет молекулярного диполя следователь нами будет равной нулю взаимодействие атомов в этой молекуле можно представить как перетягивание каната у вас есть очень сильные атомы вот эти два которые равноправны по силе поэтому если они тянут с равной силой в противоположных направлениях то результат будет нулевым таким образом индивидуальные дипольные связи обновляют друг друга следовательно для этой молекулы нет общего дипольного момента молекула углекислого газа неполярна теперь перейдём к анализу молекулы воды h2o рассмотрим поведение электронов в ковалентной связи между водородом и кислородом кислород более электроотрицателен чем водород поэтому электроны будут оттягиваться в сторону кислорода то же самое произойдет и здесь к тому же на атоме кислорода есть неиспользованная пара электронов что в свою очередь увеличит плотность электронов атома кислорода у молекулы воды и сложная геометрия она изогнута поэтому ее трудно изобразить на плоскости если вы используете шара стержневую модель то увидите что в этом случае ваш суммарный дипольный момент будет направлен вверх отдельные дипольные связи суммируются получается молекулярный диполь для этой молекулы он направлен вверх у молекулы воды есть дипольный момент мю равный примерно 1 целое восемьдесят пять сотых дубая таким образом мы можем считать все молекулы воды полярной молекулой давайте решим еще два примера слева изображена молекула хлора 4 или четыреххлористый углерод поскольку связь между углеродом и хлором обозначена прямой линии это значит что она находится на плоскости молекула имеет форму правильного тетраэдра с углами 109 градусов атома хлора расположены вокруг атома углерода здесь я нарисовал клин это означает что этот атом хлора как бы выходит на вас из плоскости а здесь нарисовано пунктирной линией означающая что эта связь с хлором направлена от вас эту молекулу достаточно трудно представить на плоскости намного проще было бы показать ее воспользовавшись шаростержневой моделью тетраэдрической расположение 4 одинаковых атомов вокруг центрального атома позволяет перевернуть молекулу она всегда будет выглядеть одинаково в трехмерном пространстве и это действительно важно когда вы анализируете дипольный момент молекулы итак давайте продолжим наш анализ начнем с различий в электроотрицательности рассмотрим связь углерод хлор расположенную сверху связь образована двумя электронами хлор более электроотрицателен чем углерод поэтому мы можем предположить что эти электроны оттянуты на атом хлора и так ведь и два электрона движутся в этом направлении то же самое происходит и со стальными атомами хлора в этой молекуле хлор является более электроотрицательным чем углерод поэтому мы можем изобразить здесь 4 дипольной связи в соответствующих направлениях у нас есть четыре ковалентно полярные связи но они обновляют друг друга это трудно представить на плоскости но если перед вами объемная молекула то все намного легче понять молекула четыреххлористого углерода со всех сторон выглядит одинаково и и поэтому эти отдельные дипольные связи уравновешивают друг друга у молекулы отсутствует дипольный момент то есть мил равен нулю следовательно молекула четыреххлористого углерода является не неполярной давайте посмотрим на пример справа где мы заменили один из атомов хлора на атом водорода теперь перед нами молекула ch хлор 3 или хлороформ давайте рассмотрим эту новую связь между углеродом и водородом в углерод более электроотрицателен чем водород поэтому электроны оттягиваются от водорода в сторону углерода теперь сравним углерод с хлором хлор более электроотрицателен поэтому у нас будет дипольная связь в этом направлении мы можем показать направление для всех наших атомов хлора надеюсь вам это хорошо видно в данном случае отдельные дипольные связи суммируются и образуется конечный диполь он направлен вниз для этой молекулы итак у нас полярная связь с водородом и нету никакой связи направленной вверх чтобы уравновесить и поэтому мы понимаем что молекула хлороформа будет иметь дипольный момент для хлороформом у равен примерно 1,01 огибая поэтому он безусловно более полярный чем четыреххлористый углерод с нулевым дипольным моментом спасибо что подписывайтесь на наш канал нам очень важно знать ваше мнение если у вас возникают вопросы касательно данного видеоролика то не стесняйтесь задавать их в комментариях мы с удовольствием на них ответим