다이폴 쌍극자 힘 또는 힘 Keesom 그 분자간 상호 작용이 영구 쌍극자 모멘트와 분자에 존재한다. 이것은 Van der Waals 힘 중 하나이며 가장 강한 힘은 아니지만 많은 화합물의 물리적 특성을 설명하는 핵심 요소입니다.
"쌍극자"라는 용어는 음의 하나와 양극의 두 극을 명시 적으로 나타냅니다. 따라서 우리는 쌍극자 분자가 전자 밀도가 높고 낮은 영역을 정의 할 때 전자가 우선적으로 특정 원자, 즉 가장 전기 음성 인 특정 원자로 "이동"하는 경우에만 가능합니다.
위 이미지는 영구적 인 쌍극자 모멘트를 가진 두 AB 분자 간의 쌍극자-쌍극자 상호 작용을 보여줍니다. 마찬가지로, 상호 작용이 효율적 이도록 분자가 어떻게 배향되는지 관찰 할 수 있습니다. 따라서, 양의 영역 δ +는 음의 영역 δ-를 끌어 당깁니다.
위의 내용에 따르면 이러한 유형의 상호 작용은 방향성 (이온 전하-전하 상호 작용과 달리)임을 지정할 수 있습니다. 환경에있는 분자는 약하지만 이러한 모든 상호 작용의 합이 화합물에 큰 분자간 안정성을 제공하는 방식으로 극을 향하게합니다.
이는 쌍극자-쌍극자 상호 작용을 형성 할 수있는 화합물 (유기 또는 무기)이 높은 비점 또는 융점을 나타냅니다.
쌍극자 모멘트
분자의 쌍극자 모멘트 μ는 벡터 양입니다. 즉, 극성 기울기가있는 방향에 따라 달라집니다. 이 그라디언트는 어떻게 그리고 왜 발생합니까? 해답은 결합과 원소 원자의 본질적인 특성에 있습니다.
예를 들어, 상단 이미지에서 A는 B보다 전기 음성이 높으므로 AB 결합에서 가장 높은 전자 밀도는 A 주변에 있습니다.
반면에 B는 전자 구름을“포기”하므로 전자가 부족한 영역으로 둘러싸여 있습니다. A와 B 사이의 전기 음성도 차이는 극성 구배를 만듭니다.
한 영역은 전자 (δ-)가 풍부하고 다른 영역은 전자 (δ +)가 부족하기 때문에 두 극이 나타나고, 두 극 사이의 거리에 따라 각 화합물에 대해 결정되는 μ의 다른 크기가 발생합니다. .
대칭
특정 화합물의 분자가 µ = 0이면 무극성 분자라고합니다 (극성 구배가 있더라도).
대칭 (따라서 분자 기하학)이이 매개 변수에서 어떻게 중요한 역할을하는지 이해하려면 AB 결합을 다시 고려할 필요가 있습니다.
전기 음성도의 차이로 인해 전자가 풍부하고 부족한 영역이 정의되어 있습니다.
링크가 AA 또는 BB이면 어떻게됩니까? 이 분자들에는 쌍극자 모멘트가 없을 것입니다. 두 원자가 결합의 전자가 같은 방식으로 그들쪽으로 끌리기 때문입니다 (100 % 공유 결합).
이미지에서 볼 수 있듯이 AA 또는 BB 분자는 이제 전자가 풍부하거나 부족한 영역 (빨간색 및 파란색)을 표시하지 않습니다. 여기에서 또 다른 유형의 힘은 A 2 와 B 2를 함께 유지하는 역할을 합니다 . 유도 된 쌍극자-쌍극자 상호 작용, 런던 힘 또는 분산력이라고도합니다.
반대로 분자가 AOA 또는 BOB 유형 인 경우 동일한 전하를 갖기 때문에 극 사이에 반발이 발생합니다.
두 BOB 분자의 δ + 영역은 효율적인 쌍극자-쌍극자 상호 작용을 허용하지 않습니다. 두 AOA 분자의 δ- 영역에 대해서도 마찬가지입니다. 마찬가지로 두 분자 쌍 모두 µ = 0입니다. 극성 구배 OA는 결합 AO의 그것과 함께 벡터 적으로 취소됩니다.
결과적으로 쌍극자의 효과적인 방향이 없기 때문에 AOA 및 BOB 쌍에서도 분산력이 작용합니다.
비선형 분자의 비대칭
가장 간단한 경우는 CF 4 분자 (또는 CX 4 유형 )입니다. 여기에서 C는 사면체 분자 기하학을 가지고 있으며 전자가 풍부한 영역은 꼭지점, 특히 F의 전기 음성 원자에서 발견됩니다.
극성 기울기 CF는 4 면체의 모든 방향에서 상쇄되어 이들 모두의 벡터 합이 0이됩니다.
따라서 사면체의 중심이 매우 양 (δ +)이고 꼭지점이 매우 음 (δ-)이지만이 분자는 다른 분자와 쌍극자-쌍극자 상호 작용을 형성 할 수 없습니다.
쌍극자의 방향
선형 AB 분자의 경우 가장 효율적인 쌍극자-쌍극자 상호 작용을 형성하는 방식으로 배향됩니다 (위 이미지 참조). 위의 내용은 다른 분자 구조에도 동일한 방식으로 적용됩니다. 예를 들어, NO 2 분자의 경우 각진 것 .
따라서 이러한 상호 작용은 화합물 AB가 실온에서 기체, 액체 또는 고체인지 여부를 결정합니다.
화합물 A 2 및 B 2 (보라색 타원)의 경우 기체 상태 일 가능성이 매우 높습니다. 그러나 원자가 매우 부피가 크고 쉽게 분극이 가능하면 (런던 힘이 증가 함) 두 화합물 모두 고체 또는 액체가 될 수 있습니다.
쌍극자-쌍극자 상호 작용이 강할수록 분자 간의 응집력이 커집니다. 마찬가지로 화합물의 녹는 점과 끓는점이 높아집니다. 이는 이러한 상호 작용을 "파괴"하려면 더 높은 온도가 필요하기 때문입니다.
반면에 온도가 상승하면 분자가 더 자주 진동, 회전 및 이동합니다. 이 "분자 교반"은 쌍극자의 방향을 손상시키고 따라서 화합물의 분자간 힘이 약해집니다.
수소 결합 상호 작용
상단 이미지에서 5 개의 물 분자가 수소 결합에 의해 상호 작용하는 모습을 보여줍니다. 이것은 특별한 유형의 쌍극자-쌍극자 상호 작용입니다. 전자가 부족한 영역은 H가 차지합니다. 전자가 풍부한 영역 (δ-)은 전기 음성이 높은 원자 N, O, F가 차지합니다.
즉, N, O 및 F 원자가 H에 결합 된 분자는 수소 결합을 형성 할 수 있습니다.
따라서 수소 결합은 OHO, NHN 및 FHF, OHN, NHO 등입니다. 이 분자는 영구적이고 매우 강렬한 쌍극자 모멘트를 가지고 있으며,이 모멘트는 이러한 브리지를 "이용"하도록 올바르게 방향을 정합니다.
그들은 공유 결합 또는 이온 결합보다 에너지 적으로 약합니다. 그러나 화합물 (고체, 액체 또는 기체)의 위상에있는 모든 수소 결합의 합은 고유 한 특성을 나타냅니다.
예를 들어, 수소 결합이 높은 끓는점을 담당하고 얼음 상태에서 액체 물보다 밀도가 낮은 물의 경우입니다. 빙산이 바다에 떠 다니는 이유.
참고 문헌
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