Хостинг от HOST PROM - это надежное место для Ваших проектов !

 


Министерство общего и профессионального образования РФ

Московский Государственный Технический Университет

им. Н.Э.Баумана

 

 

 

 

 

 

 

 

Доклад

Дипольныймомент молекулы и связи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнен студенткой гр. МТ10-42

 Галямовой Ириной

Проверил Волков А.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г.Москва, 2001г.

Представим себе, что можно найти “центры тяжести” отрицательных и положительных частей молекулы. Тогда условно все вещества можно разбить на две группы. Одну группу составляют те, в молекулах которых оба  “центра тяжести” совпадают. Такие молекулы называются неполярными. К ним относятся все ковалентные двухатомные молекулы вида А2, а также молекулы, состоящие из трех и более атомов, имеющие высокосимметричное строение, например СО2, СS2 , СCl4 , С6 H6. Во вторую группу входят все вещества, у которых “центры тяжести” зарядов в молекуле не совпадают, молекулы которых характеризуются электрической асимметрией. Эти молекулы называют полярными. К ним относятся молекулы вида АВ, в которых элементы А и В имеют различную электроотрицательность, и многие более сложные молекулы. Систему из двух разноименных электрических зарядов, равных поабсолютной величине, называют диполем.

Полярность молекулы (и полярностьсвязи) характеризуется дипольным моментом молекулы(или связи).

Величинадипольного момента сильно влияет на свойства полярных молекул и веществ,построенных из таких молекул. Полярные молекулы поляризуются в электрическом поле, устанавливаясьпо силовым линиям поля, ориентируются в электических полях, создаваемых ионамив растворах, взаимодействуют между собой, замыкая свои электрические поля.Дипольный момент образуется за счет смещения центров положительного иотрицательного зарядов на некоторую величину l, называемую длиной диполя.

Чем более полярны молекулы, чем значительнее смещенывалентные электронные пары к одному из атомов, тем больше  m. Инаоборот, если электрическая ассиметрия молекул незначительна, то величина m  невлика  .

Длясистемы из двух частиц дипольный момент mравен: m = el.

Где e- величина заряда;l- расстояние между центрами. Однако, определяя сразувеличину дипольного момента, мы не знаем ни величины заряда e, локализованногов полярной молекуле, ни расстояния между центрами l.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принимаем e равным зарядуэлектрона(1,6021*10-19Кл) и тогда получаем приведенную длину диполя l, которая  является условной величиной. В качествеединицы измерения дипольных моментов принят дебай(названныйв честь голландского физика П.Дебая, разработавшего теорию полярных молекул).всистеме СИ   1D=0,33*10-29Кл*м.

Дипольныемоменты обычно определяют экспериментально, измеряя относительнуюдиэлектрическую проницаемость e веществ приразличных температурах. Если вещество поместить в электрическое поле,создаваемое конденсатором, то емкость последнего возрастет в eраз, т.е. e=c/c0 (где c0 и с-емкость конденсатора в вакууме и в среде вещества).

Энергияэлектрического поля в конденсаторе U выражается соотношением:

U=1/2cV2,

где V-напряжение на обкладках конденсатора.

Из приведенного уравнениявидно, что конденсатор в среде вещества имеет больший запас энергии, чем ввакууме (с>1). Это обусловлено тем, что под действием электрическогополя происходит поляризация среды - ориентация диполей и деформация молекул.Первый эффект зависит от температуры, второй - не зависит.

Температурную зависимостьотносительно диэлектической проницаемости вещества e выражаетуравнение Ланжевена-Дебая:

где М- относительнаямолекулярная масса вещества; r- плотность вещества, NA-постоянная Авогадро; k- постоянная Больцмана, равная R/ NA (R- универсальнаягазовая постоянная); a-деформационная поляризуемость молекул.

Измерив eпри двух температурах, с помощью уравнения Ланжевена-Дебая можноопределить a и m. Есть и другие методы экспериментальногоопределения  m.  

 

Значения дипольных моментов длянекоторых связей между разнородными атомами приведены в таблице:

 

Не следует путать дипольныймомент связи и дипольный момент молекулы, так как в молекуле могут существоватьнесколько связей, дипольные моменты которых суммируются как векторы. Кроме того, на величину дипольного момента молекулы могут влиять  магнитные поля  орбиталей, содержащих электронную пару,- "неподеленные" электроны. Большое влияние на полярность молекулы оказывает ее симметрия.

Например, молекула метана CH4  обладает высокой степенью симметрии (центрированный тетраэдр), и поэтому векторная сумма дипольных моментов связей (m=0,4D) равна нулю:

Smсв=0

Если заменить водородные атомы на атомы хлора и получить молекулу CCl4, у которой дипольный момент связи m=2,05D, те в пять раз больший, чем  для C-H, то результат останется прежним, так как молекула CCl4  обладает таким же строением.

рис.2. схема строения молекулы СО2

 

Связь С=О обладает дипольным моментом 2,7D, однако линейная молекула СО2

Является неполярной до тех пор, пока ее структура не исказится под действием других молекул(напр, Н2О).Структура линейной молекулы СО2, в которой атом углерода гибридизирован частично: 2s22p2       2s12p3      2q22p2 ,представлена на рис.2. Дипольные моменты связей, обладая различными знаками, дают общий депольный момент, равный нулю:

Smсв=0.

Таким образом, полярность молекул определяется довольно сложно, так как она учитывает все взаимодействия, которые могут возникнуть в такой сложной структуре, как молекула. Кроме того, ”полярность” молекулы не определяется лишь величиной дипольного момента, а зависит также от размеров и конфигурации молекул. Например, молекула воды более резко проявляет свои полярные свойства (образование гидратов, растворимость и т.д.), чем молекула этилового спирта, хотя дипольные моменты у них почти одинаковые (mн2о=1,84D; mс2н5он=1,70D).

 

 

 

 

 

 

Значения дипольных моментов для некоторых полярных молекул:

 

молекула

m

молекула

m

молекула

m

молекула

m

молекула

m

Н2

0

HF

1,82

Н2О

1,84

CO2

0

CH4;CCl4

0

О2

0

HCl

1,07

Н2S

0,93

SO2

1,61

CH3Cl

1,86

N2

0

HBr

0,79

3

1,46

SO3

0

CH2Cl2

1,57

Cl2

0

HI

0,38

3

0,55

SF6

0

CHCl3

1,15

 

Дипольный момент полярной молекулы может изменять свою величину под действием внешних электрических полей, а также под действием электрических полей других полярных молекул, однако при удалении внешних воздействий дипольный момент принимает прежнюю величину. Некоторые молекулы, неполярные в обычных условиях, могут получать  так называемый индуцированный или “наведенный” дипольный момент, тоже исчезающий при снятии поля. Величина индуцированного момента в первом приближении пропорциональна напряженности электрического поля E: mинд=ae0E, гдеa- коэффициент поляризуемости, [a]=м3, e0-электрическая постоянная.

Физико-химические особенности полярных молекул  определяются их способностью реагировать на внешние электрические поля (электрическая поляризация) и на поля, созданные другими полярными молекулами. В частности, за счет взаимодействия с полярными молекулами воды  такие полярные молекулы, как HF, HCl и   др.,могут подвергаться электролитической диссоциации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дополнительно используемая литература:

1.Общая и неорганическая химия. Карапетьян, Дракин

2. Теоретические основы общей химии. Горбунов, Гуров, Филиппов

 

 

 



Страниц (2):  [1] 2

 


Быстрый хостинг
Быстрый хостинг - Скорость современного online бизнеса

 

Яндекс.Метрика

Load MainLink_Second mode.Simple v3.0:
Select now URL.REQUEST_URI: webknow.ru%2Fkhimija_00010.html
Char set: data_second: Try get by Socet: webknow.ru%2Fkhimija_00010.html&d=1
					  

Google

На главную Авиация и космонавтика Административное право
Арбитражный процесс Архитектура Астрология
Астрономия Банковское дело Безопасность жизнедеятельности
Биографии Биология Биология и химия
Ботаника и сельское хозяйство Бухгалтерский учет и аудит Валютные отношения
Ветеринария Военная кафедра География
Геодезия Геология Геополитика
Государство и право Гражданское право и процесс Делопроизводство
Деньги и кредит Естествознание Журналистика
Зоология Издательское дело и полиграфия Инвестиции
Иностранный язык Информатика, программирование Исторические личности
История История техники Кибернетика
Коммуникации и связь Косметология Краткое содержание произведений
Криминалистика Криптология Кулинария
Культура и искусство Культурология Литература и русский язык
Литература зарубежная Логика Логистика
Маркетинг Математика Медицина, здоровье
Международное публичное право Частное право Отношения
Менеджмент Металлургия Москвоведение
Музыка Муниципальное право Налоги
Наука и техника Новейшая история Разное
Педагогика Политология Право
Предпринимательство Промышленность Психология
Психология, педагогика Радиоэлектроника Реклама
Религия и мифология Риторика Сексология
Социология Статистика Страхование
Строительство Схемотехника Таможенная система
Теория государства и права Теория организации Теплотехника
Технология Транспорт Трудовое право
Туризм Уголовное право и процесс Управление
Физика Физкультура и спорт Философия
Финансы Химия Хозяйственное право
Цифровые устройства Экологическое право Экология
Экономика Экономико-математическое моделирование Экономическая география
Экономическая теория Этика Юриспруденция
Языковедение Языкознание, филология

design by BINAR Design