TEMA 7. Bindingens dipolmoment. Molekylens dipolmoment. Hydrogensbinding.

Målet på bindingens polaritet er dens dipolmoment μ:
μ = e l,
hvor e er elektronens ladning, og l er avstanden mellom sentrene for de positive og negative ladningene.
Dipolmomentet er en vektorstørrelse. Begrepene "bindingens dipolmoment" og "molekylens dipolmoment" er like bare for toatomige molekyler. Molekylens dipolmoment er den vektorielle summen av dipolmomentene for alle bindingene. Dermed avhenger molekylets dipolmoment av strukturen.
I et lineært molekyl som CO2 er for eksempel hver C–O-binding polarisert. Imidlertid er CO2-molekylet totalt upolart, da dipolmomentene for bindingene motvirker hverandre (figur 5.4). Molekylens dipolmoment for karbondioksid er m = 0.
I et vinklet molekyl som H2O er de polare H–O-bindingene plassert i en vinkel på 104,5°. Den vektorielle summen av dipolmomentene for de to H–O-bindingene kan uttrykkes som diagonalen i et parallellogram (figur 5.4). Som et resultat er molekylets dipolmoment m ikke lik null.
Figur 5.4. Dipolmomentene for CO2- og H2O-molekylene.

Eksempel 1. Bestem hvilke av de følgende molekylene F2, HF, BeF2, BF3, PF3, CF4 som er polare.
Løsning: Toatomige molekyler dannet av identiske atomer (F2) er upolare, mens de dannet av forskjellige atomer (HF) er polare. Polariteten til molekyler som består av tre eller flere atomer bestemmes av deres struktur. Strukturen til BeF2, BF3, CF4-molekylene forklares ved hjelp av konsepter om hybridisering av atomorbitaler (henholdsvis sp-, sp2- og sp3-hybridisering). Den geometriske summen av dipolmomentene for E–F-bindingene i disse molekylene er null, så de er upolare.

Når PF3-molekylet dannes, skjer overlappingen av tre p-orbitaler fra fosforatomet med de elektroniske p-orbitalene fra tre fluor-atomer. Som et resultat har molekylet en pyramidal struktur. Vi kan også komme til samme konklusjon ved å bruke sp3-hybridisering og involvere et uparret elektronpar. Den samlede dipolmomentet for P–F-bindingene er ikke null, så dette molekylet er polart.

Eksempel 2. Beskriv valensmulighetene til oksygen- og selenatomer.
Løsning: Elektronformelen for oksygenatomet er 1s²2s²2p⁴. På det ytre elektronlaget til dette atomet finnes totalt seks elektroner, hvorav to er uparede. Derfor er oksygen toverdig i sine forbindelser. Dette er den eneste mulige valensstatusen for oksygenatomet, da elementer i andre periode ikke har d-orbitaler.

Selenatomet, som er i fjerde periode, har, i tillegg til s- og p-orbitaler, også d-orbitaler på sitt ytre elektronlag, og s- og p-elektroner kan eksiteres til disse orbitalene. Derfor kan selen, som svovel (figur 5.9), ikke bare være toverdig, men også fire- og seksverdig i sine forbindelser.

Eksempel 3. Sorter molekylene NH3, H2O, SiH4, PH3 etter økende lengde på kjemiske bindinger mellom elementet og hydrogen.
Løsning: Bindingens lengde øker med økningen i atomradiusen til atomet som er bundet til hydrogen. I økende rekkefølge av bindingens lengde er rekkefølgen som følger: H2O, NH3, PH3, SiH4.

Eksempel 4. Sorter molekylene O2, N2, Cl2, Br2 etter økende energi for den kjemiske bindingen.
Løsning: Bindingens energi øker når lengden på bindingen reduseres og bindingens orden økes. Derfor er enkeltbindingen i klormolekylet sterkere enn i brommolekylet. Dobbeltbindingen finnes i oksygenmolekylet. Denne bindingen er sterkere enn enkeltbindingen i klormolekylet, men svakere enn trippelbindingen i nitrogenmolekylet. Som et resultat øker den kjemiske bindingens energi i rekkefølgen: Br2, Cl2, O2, N2.

Eksempel 5. Bestem typen av krystallgitter for følgende stoffer: grafitt, sink, sinkklorid, fast karbondioksid.

Løsning: Grafitt, som diamant, har et atomkrystallgitter, mens sink har et metallkrystallgitter. Sinkklorid har et ionisk krystallgitter. I nodene til det faste karbondioksidgitteret (CO2) finnes CO2-molekyler, derfor har dette stoffet et molekylært krystallgitter i fast tilstand.
Bestem hvilke av de følgende molekylene som er upolare: CO, CO2, C2H2, H2S, PH3, Cl2.

5.2. Beskriv valensmulighetene til fluor- og bromatomer.
5.3. Sorter molekylene Cl2, Br2, O2, N2 etter økende lengde på den kjemiske bindingen.
5.4. Sorter molekylene H2O, H2S, H2Se, H2Te etter økende energi for kjemiske bindinger mellom elementet og hydrogen.
5.5. Bestem typen krystallgitter for følgende stoffer: jern, silisium, jod, kalsiumfluorid.

Hvordan bestemme koeffisientene i Legendre-polynomets utvidelse for sfæriske koordinater og anvendelser i elektrostatikk
Hva kan vi lære av de første Nobelprisene i naturvitenskapene?
Hvordan fungerer Variasjonell Autoencoder (VAE) og dens statistiske grunnlag?
Hvordan høytrykkshydrogendepotutstyr klassifiseres og anvendes
Hvordan Mao, Stalin og Hitler Skapte sine Fantasy-Kriser
Hvordan Billie Holiday Skapte Musikkhistorie – Fra Skandaler til Legende
Feiringen av Republikken Bashkortostans dag på skolene
Hvorfor trenger skolebarn melkefrokost?
Vedtak fra Helsedepartementet i Krasnojarsk-regionen om opphør av lisens for håndtering av narkotiske stoffer og psykotrope substanser
Typer av kjemiske bindinger: Test og oppgaver for å vurdere kunnskap i kjemi
Anbefalt søknadsskjema for privatpersoner registrert i aksjonærregisteret til PJSC «Aeroflot» SØKNAD Om kjøp av ordinære aksjer i PJSC «Aeroflot» fra en tilleggsemisjon i henhold til fortrinnsretten