10.4:

분자 모양과 극성

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화학
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JoVE 핵심 화학
Molecular Shape and Polarity

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03:37 min
September 03, 2020

분자의 다폴 모멘트

극지 공유 결합은 다른 전기 과 두 원자를 연결, 부분 양성 전하 (δ+) 및 부분 음전하 (δ–와다른 원자와 다른 원자를 떠나) 전자는 더 전기 음성 원자쪽으로 당겨로. 이 전하의 분리는 본드 이폴 순간을 야기합니다. 본드 이폴 모멘티드의 크기는 그리스 문자뮤(μ)로나타내며, Q가 부분 전하의 크기(전기적 차이에 의해 결정됨)와 r이 전하 사이의 거리인 μ = Qr에의해 주어진다.

이 본드 모멘트는 방향과 크기를 모두 갖는 벡터, 수량으로 나타낼 수 있습니다. 디폴 벡터는 더 많은 전기 음의 원자를 향해 덜 전기 음의 원자에서 결합을 따라 가리키는 화살표로 표시됩니다. 작은 플러스 기호는 결합의 부분적으로 긍정적 인 끝을 나타내기 위해 덜 전기 음의 끝에 그려집니다. 화살표의 길이는 두 원자 사이의 전기적 차이의 크기에 비례한다.

분자의 극성을 결정하는 요인

전체 분자는 또한 그것의 분자 구조 및 그것의 결합의 각각의 극성에 따라서 전하의 분리가 있을 수 있습니다. 이러한 전하 분리가 존재하는 경우, 분자는 극성 분자라고합니다. 그렇지 않으면, 분자는 비 극성이라고합니다. 이폴 모멘트는 분자 전체의 순 전하 분리 정도를 측정합니다. 우리는 분자 구조를 고려하여 3차원 공간에 결합 순간을 추가하여 이폴 순간을 결정합니다.

다원자 분자의 경우 결합이 하나뿐이므로 결합 이폴 모멘트에서 분자 극성을 결정합니다. Br2 및 N2와 같은 호모핵 해부학 분자는 전기성에서 차이가 없으므로 이폴 모멘트는 0입니다. CO와 같은 이종핵 분자의 경우 작은 이폴 순간이 있습니다. HF의 경우, 전기성에서 더 큰 차이가 있기 때문에 더 큰 이폴 순간이 있습니다.

분자에 두 개 이상의 결합이 포함되어 있는 경우 형상을 고려해야 합니다. 분자의 결합이 배열되어 결합 모멘트 취소(벡터 합계가 0과 같음)인 경우 분자는 극적이지 않습니다. 이것은 CO2의상황입니다. 각 결합은 극성이지만 분자 전체가 극성입니다. 루이스 구조에서 VSEPR 이론을 사용하여, 우리는 CO2 분자가 탄소 원자의 반대편에 극성 C = O 결합으로 선형것을 결정합니다. 채권 모멘트는 반대 방향으로 가리키기 때문에 취소됩니다. 물 분자의 경우, 루이스 구조는 다시 중앙 원자에 두 개의 결합이 있음을 보여주고, 전기성 차이는 다시 이러한 결합의 각각이 제로 채권 순간을 가지고 있음을 보여줍니다. 그러나 이 경우, 분자 구조는 O의 고독한 쌍으로 인해 구부러져 있으며, 두 본드 모멘트는 취소되지 않는다. 따라서, 물은 그물 이폴 모멘트가 있고 극성 분자(이폴)이다.

OCS 분자에서, 구조는 CO2와유사하지만 유황 원자는 산소 원자 중 하나를 대체합니다.

C-O 채권은 상당히 극성입니다. C와 S는 전기성 값이 매우 유사하지만 S는 C보다 약간 더 전기음이 음수되므로 C-S 결합은 약간 극성입니다. 산소는 유황보다 더 전기음이 성하기 때문에 분자의 산소 끝은 음의 끝입니다.

클로로메탄, CH3Cl은 3개의 약간 극성 C-H 결합과 더 극성 C-Cl 결합을 가진 테트라헤드랄 분자입니다. 결합된 원자의 상대적 전기적 전기성은 H≪C&Cl이므로, 결합 모멘트는 분자의 Cl 끝을 향해 모든 점을 가리키며 상당한 이폴 모멘트를 산출합니다(분자는 상대적으로 극성)이다.

BF 3(삼각판), CH 4(테트라헤드랄), PF 5(삼각체 바이피라미드), SF6(옥타히드랄)과 같은 고대칭 분자의 경우 모든 결합은 동일한 극성(동일한 결합 모멘트)이며, 비극성 분자(이폴 모멘트는 0)를 산출하는 기하학을 지향한다. 그러나 기하학적 대칭이 적은 분자는 모든 결합 순간이 동일하더라도 극성일 수 있습니다. 이 분자에 대 한, 동등한 결합 순간의 방향은 그들은 비 제로 이폴 순간 과 극성 분자를 제공 하는 합계. 이러한 분자의 예로는 황화수소,H2S(비선형), 암모니아,NH3(삼각 피라미드) 등이 있습니다.

요약하려면, 극성, 분자는해야합니다 :

  1. 적어도 하나의 극성 공유 결합을 포함합니다.
  2. 각 본드 이폴 모멘트의 벡터의 합이 취소되지 않도록 분자 구조를 갖는다.

이 텍스트는 Openstax, 화학 2e, 섹션 7.6 분자 구조 및 극성에서적용되었습니다.