مقاطع تحصیلی
جستجو در منظومه
قطبیت
توضیحات درس
قطبیت مولکولها و گشتاور دوقطبی (μ)
مفهوم گشتاور دوقطبی
گشتاور دوقطبی (μ) کمیتی برداری است که برایند بردارهایی هست که بر روی جفت الکترون های پیوندی رسم میشود و سر پیکان به سمت عنصر الکترونگاتیوتر(نافلزی تر) می باشد
- اگر \(\mathbf{\mu}\mathbf{=}\mathbf{0}\) باشد، مولکول ناقطبی و اگر \(\mathbf{\mu}\mathbf{>}\mathbf{0}\) باشد، مولکول قطبی است.
1- قوانین تعیین قطبیت مولکولهای معدنی و ساده
1. مولکولهای دواتمی:
- جورهسته (\(\mathbf{A}_{\mathbf{2}}\mathbf{}\) مانند \(\mathbf{N}_{\mathbf{2}}\mathbf{}\mathbf{,}\mathbf{O}_{\mathbf{2}}\mathbf{}\mathbf{,}\mathbf{Cl}_{\mathbf{2}}\)): اختلاف الکترونگاتیوی صفر ←ناقطبی \(\mathbf{(}\mathbf{\mu}\mathbf{=}\mathbf{0}\mathbf{)}\).
- ناجورهسته (AB مانند \(\mathbf{HF}\mathbf{,}\mathbf{HCl}\mathbf{,}\mathbf{CO}\)): دارای اختلاف الکترونگاتیوی اتم های اطراف پیوند←قطبی \(\mathbf{(}\mathbf{\mu}\mathbf{>}\mathbf{0}\mathbf{)}\).
2. مولکولهای چنداتمی:
- دارای جفتالکترون ناپیوندی روی اتم مرکزی: همواره توزیع بار نامتقارن است ←قطبی (مانند \(\mathbf{H}_{\mathbf{2}}\mathbf{O}\mathbf{,}\mathbf{N}\mathbf{H}_{\mathbf{3}}\mathbf{}\mathbf{,}\mathbf{S}\mathbf{O}_{\mathbf{2}}\mathbf{}\mathbf{,}\mathbf{H}_{\mathbf{2}}\mathbf{S}\mathbf{,}\mathbf{P}\mathbf{Cl}_{\mathbf{3}}\)).
- فاقد جفتالکترون ناپیوندی روی اتم مرکزی:
- اگر تمام اتمهای متصل به اتم مرکزی یکسان باشند: ساختار کاملاً متقارن بوده و بردارهای دوقطبی همدیگر را خنثی میکنند ناقطبی (مانند \(\mathbf{C}\mathbf{O}_{\mathbf{2}}\) خطی،\(\mathbf{\ }\mathbf{BF}_{\mathbf{3}}\) مثلثی مسطح، \(\mathbf{C}\mathbf{H}_{\mathbf{4}}\mathbf{}\mathbf{,}\mathbf{C}\mathbf{Cl}_{\mathbf{4}}\mathbf{}\mathbf{,}\mathbf{Si}\mathbf{H}_{\mathbf{4}}\mathbf{}\) چهاروجهی).
- اگر اتمهای متصل به اتم مرکزی متفاوت باشند: برآیند بردارها صفر نمیشود ← قطبی (مانند \(\mathbf{HCN}\mathbf{,}\mathbf{CH}\mathbf{3}\mathbf{ Cl}\mathbf{,}\mathbf{C}\mathbf{SO}\)).
2- قطبیت در مولکولهای آلی
ساختار مولکولهای آلی را میتوان به دو بخش بخش قطبی (آبدوست) و بخش ناقطبی (آبگریز - زنجیره هیدروکربنی) تقسیم کرد، گروه های عاملی بخش قطبی و گروه های هیدروکربنی(آلکیل) بخش ناقطبی هستند و هر گروه عاملی می تواند بر 3 کربن معمولا غلبه کند و مولکول را به طور کلی قطبی کند اما اگر بخش آلکیلی بزرگ باشد مولکول به طور کلی غیرقطبی می شود. برخی ترکیبات آلی مهم.
دسته ماده | ساختار/فرمول نمونه | ماهیت قطبیت و پیوند بینمولکولی |
هیدروکربنها (آلکان، آلکن، آلکین، آروماتیک) | \(CH_{4}\) \(C_{6}H_{14}\) \(C_{6}H_{6}\) | کاملاً ناقطبی؛ پیوند فقط از نوع لاندن است. |
الکلها | \(R-OH\) (\(CH_{3}OH,C_{2}H_{5}OH\)) | قطبی؛ توانایی تشکیل پیوند هیدروژنی قوی به دلیل وجود گروه \(− 𝑂 𝐻\) با افزایش طول زنجیره کربنی ( R )، بخش ناقطبی غالب میشود. |
اترها | \(R-O-R^{'}\) (\(CH_{3}OCH_{3}\)) | قطبی ضعیف؛ نیروی واندروالسی دوقطبی–دوقطبی (پیوند هیدروژنی ندارند). |
کربوکسیلیک اسیدها | \(R-COOH\) \(CH_{3}COOH\) | بسیار قطبی؛ تشکیل پیوند هیدروژنی ، نقطه جوش بالاتر از الکلهای همجرم. |
استرها و کتونها | \(R-COO-R^{'}\) \(R-CO-R^{'}\) | قطبی؛ نیروی واندروالسی دوقطبی–دوقطبی به دلیل گروه کربونیل \(C=O \) |
آمینها | \(R-NH_{2}\) \(R_{2}NH\) | قطبی؛ دارای پیوند هیدروژنی (ضعیفتر از الکلها به دلیل الکترونگاتیوی کمتر \(N\) نسبت به \(O\) ) |
اوره | \(CO-(NH_{2})_{2}\) | فوقالعاده قطبی؛ دارای یک گروه \(C=O \) و دو گروه \(−NH_{ 2}\) با توانایی تشکیل شبکه متراکم پیوند هیدروژنی؛ جامد با نقطه ذوب بالا ( \(133^{ ∘} C \)) |