双極子双極子力とは何ですか？



の 双極子双極子力 またはKeesom力は永久双極子モーメントを持つ分子に存在する分子間相互作用です。それはファンデルワールス力の一つであり、それが最強であるとはほど遠いが、それは多くの化合物の物理的性質を説明する重要な要素である.

「双極子」という用語は、2つの極、つまり1つの負極と1つの正極を明示的に指します。このように、電子密度の高い領域と低い領域が定義されている場合は、双極子分子と呼ばれます。これは、電子が優先的に特定の原子に向かって「移動」する場合にのみ可能です。.

上の画像は、永久双極子モーメントを有する２つの分子Ａ − Ｂ間の双極子 - 双極子相互作用を示す。また、相互作用が効率的になるように分子がどのように配向しているかを観察することができる。このようにして、正の領域δ+は負の領域δを引き付ける。-.

上記によれば、このタイプの相互作用は（イオン性電荷 - 電荷相互作用とは異なり）方向性があると特定することができる。それらの環境中の分子は、それらが弱いにもかかわらず、これらすべての相互作用の合計が化合物に大きな分子間安定性を与えるようにそれらの極を配向する。.

これは、高沸点または融点を示す双極子 - 双極子相互作用を形成することができる化合物（有機または無機）をもたらす。.

索引

  • 1双極子モーメント
    • 1.1対称性
    • 1.2非線形分子における非対称性
  • 2双極子の向き
  • 3水素架橋による相互作用
  • 4参考文献

双極子モーメント

分子の双極子モーメントμはベクトルの大きさです。つまり、極性勾配がある方向によって異なります。このグラデーションはどのようにそしてなぜ発生しますか。答えは、リンクと要素の原子の本質的な性質にあります.

例えば、上の画像ではAはBよりも電気陰性度が高いので、リンクA-Bでは最高の電子密度はAの周りにあります。.

一方、Bはその電子雲を「あきらめ」、したがって、電子が乏しい領域に囲まれています。 AとBの電気陰性度のこの違いは、極性勾配を作り出します.

一方の領域は電子が豊富で（δ-）、もう一方の領域は電子が少ない（δ+）ので、2つの極が現れ、それらの間の距離に応じて、それぞれの化合物に対して異なる大きさのμが発生します。.

対称性

所与の化合物の分子がμ＝ ０を有する場合、それは（それが極性勾配を有していても）無極性分子であると言われる。.

対称性、ひいては分子幾何学がいかにこのパラメータにおいて重要な役割を果たすかを理解するためには、再びA-Bリンクを考慮することが必要である。.

それらの電気陰性度の違いにより、電子が豊富で貧弱な定義された領域があります。.

リンクがA-AまたはB-Bの場合はどうなりますか？これらの分子では、双極子モーメントはありません。両方の原子が同じように結合の電子を引き付けるためです（100％共有結合）。.

画像からわかるように、A-A分子内にもB-B分子内にも、豊富な領域も電子の少ない領域（赤と青）も観察されていません。ここでは、別の種類の力が一緒になって責任を負います。2 とB2：誘起された双極子 - 双極子相互作用、ロンドン力または分散力としても知られる.

反対に、分子がAOAまたはBOBタイプのものである場合、それらは同じ電荷を持つため、それらの極の間に反発力があります。

２つのＢＯＢ分子のδ＋領域は効率的な双極子 - 双極子相互作用を可能にしない。 ２つのＡＯＡ分子のδ領域についても同じことが起こる。また、両方の分子対はμ＝ ０を有する。極性勾配O ‐ AはA ‐ O結合のそれとベクトル的に相殺される.

その結果、双極子の有効な配向が存在しないために、分散力がＡＯＡとＢＯＢの対に作用するようになる。.

非線形分子における非対称性

最も単純なケースは、CF分子のケースです。4 （またはCXと入力します4）ここで、Cは四面体型の分子構造を持ち、電子が豊富な領域は頂点、特にFの電気陰性原子上にあります。.

極性勾配Ｃ − Ｆは四面体のいずれの方向でも相殺され、これらすべてのベクトル和は０に等しくなる。.

したがって、四面体中心は非常に正（δ+）であり、その頂点は非常に負（δ - ）であるが、この分子は他の分子と双極子 - 双極子相互作用を形成することはできない。.

双極子の向き

線状分子Ａ〜Ｂの場合、これらは、（上の画像に見られるように）それらが最も効率的な双極子 - 双極子相互作用を形成するように配向している。上記は他の分子形状にも同じように当てはまる。例えば、NO分子の場合の角形のもの2.

したがって、これらの相互作用は、化合物Ａ − Ｂが室温で気体、液体または固体であるかどうかを決定する。.

化合物Ａの場合2 とB2 （紫色の楕円形のもの）、それはそれらが気体である可能性が非常に高いです。しかし、それらの原子が非常にかさばっていて容易に分極している場合（これはロンドンの力を増大させる）、両方の化合物は固体または液体である可能性があります。.

双極子 - 双極子相互作用が強いほど、分子間の凝集力が大きくなります。同様に、化合物の融点および沸点も高くなります。これは、これらの相互作用を「破壊する」ためにはより高い温度が必要だからです。.

他方、温度の上昇は分子をより頻繁に振動させ、回転させそして移動させる。この「分子攪拌」は双極子の配向を損ない、それ故、化合物の分子間力は弱められる。.

水素架橋による相互作用

上の画像では、5つの水分子が水素結合と相互作用しています。これは特別なタイプの双極子 - 双極子相互作用です。電子不足領域はHによって占められている。そして電子に富む領域（δ－）は、電気陰性度の高い原子Ｎ、ＯおよびＦによって占められている。.

すなわち、Hに結合したN、O、およびF原子を有する分子は水素結合を形成することができる。.

したがって、水素結合は、Ｏ − Ｈ − Ｏ、Ｎ − Ｈ − ＮおよびＦ − Ｈ − Ｆ、Ｏ − Ｈ − Ｎ、Ｎ − Ｈ − Ｏなどである。これらの分子は恒久的で非常に強い双極子モーメントを示し、それが「これらの橋を最大限に利用する」ように正しく方向づけます。.

それらはいかなる共有結合またはイオン結合よりもエネルギー的に弱い。ただし、化合物（固体、液体または気体）の相にあるすべての水素結合の合計は、化合物を独自のものとして定義する特性を示します。.

例えば、そのようなものは水の場合であり、その水素橋はその高沸点の原因であり、そして氷状態では液体の水よりも密度が低い。海に氷山が浮かぶ理由.

参考文献

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