Заряд частичный — Справочник химика 21

    Присоединение к а,р-непредельным карбонильным соединениям лучше всего можно объяснить, если рассматривать атаку по всей сопряженной системе в целом. Для того чтобы образовался наиболее устойчивый ион, необходимо, чтобы атака направлялась на концевые атомы этой системы. Нуклеофильный реагент атакует р-углеродный атом, образуя ион, в котором отрицательный заряд частично перераспределен на атом кислорода электрофильный реагент атакует атом кислорода, образуя карбониевый ион, в котором положительный заряд находится на атоме углерода. [c.921]
    Понятие о радикалах было высказано Лавуазье в 1789 г. в его знаменитом Курсе химии прошло свыше двадцати лет, прежде чем оно получило дальнейшее развитие в работах Берцелиуса. Шведский ученый исходил из топ мысли, что природа п свойства органических соединений должны быть объяснены на основании теоретических представлений, принятых в химии неорганической. Однако взгляды Берцелиуса существенным образом отличались от взглядов Лавуазье и в области неорганической химии Берцелиусом была принята и широко использована атомистическая гипотеза, высказанная незадолго до этого Дальтоном, и Берцелиус, под влиянием успехов применения электричества в химии, поставил в тесную связь химические и электрические явления. Сущность теории неорганических соединений, развитой Берцелиусом, сводится к следующему атом каждого элемента несет электрические заряды (положительные и отрицательные одновременно), причем, в зависимости от природы элемента, один из этих зарядов больше. При соединении атомов их заряды частично нейтрализуются. Положительно заряженный атом металла, калия например, соединяется с отрицательно заряженным атомом кислорода и дает окись калия К2О таким же образом получается из атомов серы и кислорода ЗОд. Так как заряды в соединившихся эле- 

[c.9]

    При движении жидких углеводородов по трубопроводам электростатические заряды могут достигать очень высоких значений, особенно при прохождении жидкости через фильтры. Так как рассеивание электростатического заряда зависит не только от электропроводности продукта, но и от времени течения по трубопроводу, фильтры следует устанавливать в наиболее удаленных от наливного устройства местах, чтобы дать возможность зарядам частично разрядиться. [c.153]

    Конденсатор, изолированный идеальным диэлектриком, пе показывает никакого рассеивания энергии при применении переменного потенциала. Зарядный ток, называемый в технике циркулирующим, отстает на 90° по фазе от применяемого потенциала, и энергия, накапливаемая в конденсаторе в течение каждой половины цикла, полностью восстанавливается в следующем. Но ни один из существующих диэлектриков не обладает таким идеальным характером, некоторое количество энергии рассеивается под знакопеременным напряжением и выделяется в виде тепла. Такие потери производительности называются диэлектрическими потерями . Обычная проводимость содержит компонент диэлектрических потерь здесь емкостный заряд частично теряется через среду. 

[c.204]

    Объясняется это тем, что из двух возможных промежуточных карб-катионов СНз—СН—С 1 и СНг—СНа—С1 более устойчивым, а значит, и более вероятным будет первый, так как его положительный заряд частично компенсируется сопряжением с галогеном  [c.101]

    После прекращения облучения заряд частично восстанавливается. В дальнейшем полимер ведет себя как электрет, не подвергшийся облучению (участок СД). [c.70]

    На рис. 5, а изображено суммарное (Ар) изменение плотности при образовании комплекса. Характерным, как и на рис. 3, является уменьшение р на атоме Н мостика и атомах Н молекулы акцептора протона и увеличение р вблизи атомов О. Как видно из рис. 5,, б, при учете только электростатического (которое не приводит к изменению р) и обменного взаимодействий при сбли-жени молекул в пространстве между ними (между атомами О и Н) происходит сильное уменьшение р. Становится ясно, таким образом, что последнее обязано антисимметрии полной волновой функции, которое и вызывает отталкивание между молекулами, называемое обменным. Наглядно можно сказать, что вследствие указанной антисимметрии электроны с параллельными спинами при сближении молекул как бы избегают один другого вследствие чего вероятность их нахождения в пространстве между молекулами уменьшается. Из рис. 5, в к г видно, что поляризация электронных оболочек усиливает, а перенос заряда частично компенсирует уменьшение электронной плотности в указанном пространстве. Надо полагать, что для более сильных связей эта компенсация 

[c.20]

    Между местом образования заряда (например, фильтром, применяемым для авиационных топлив) и рассматриваемым резервуаром заряд частично теряется в результате релаксации. [c.170]

    Данные рис. 1 2 и 13 показывают, что при замене изооктана метанолом мощность увеличивается примерно на 15%. В прошлом это влияние объясняли значительно большей скрытой теплотой испарения метанола и связанным с этим лучшим охлаждением. Такое объяснение не учитывает сравнительно менее очевидного фактора — вытеснения равного количества воздуха при испарении метанола. Однако даже если это так, то влияние охлаждения на увеличение плотности рабочего заряда частично нейтрализуется. Более строгий анализ, видимо, показал бы, что если метанол вводить в цилиндр без испарения, то увеличение мощности было бы почти полностью обусловлено факторами, которые иллюстрирует рис. 13. 

[c.287]

    Для того чтобы объяснить, каким образом ПАВ способствуют удалению загрязнений, необходимо рассмотреть силы, удерживающие загрязнение на субстрате, и явления, происходящие в процессе мытья. В состав загрязнения могут входить масляные жидкости, способные течь и, следовательно, изменяющие свою форму при удалении с поверхности субстрата (остатки пота на одежде или остатки жирной пищи на посуде), и частицы твердых веществ, переходящие в моющий раствор без изменения формы (например, сажа и окислы металлов). Хотя многие явления, участвующие в процессах удаления обоих видов загрязнений, одни и те же, каждый из них имеет и важные отличительные особенности. Возьмем, например, сухую ткань, содержащую твердое загрязнение (в данном случае загрязнение удерживается на поверхности материала вандерваальсовы-ми силами притяжения). Если погрузить ее в водный раствор ПАВ и начать перемешивать, то частицы загрязнения будут механически отрываться от поверхности ткани и переходить в раствор. Вслед за этим происходит смачивание тех участков поверхности ткани и частиц загрязнения, которые ранее находились в контакте друг с другом. В результате смачивания водным раствором ПАВ эти участки, как и остальная поверхность ткани и твердых частиц, приобретают электрический заряд, обусловленный адсорбцией на них ионов из раствора или ионизацией поверхностных полярных групп. Поскольку анионы адсорбируются легче, чем катионы, в большинстве случаев поверхность очищаемого материала становится отрицательно заряженной. Возникающий адсорбционный заряд частично нейтрализуется противоположным по знаку зарядом диффузного слоя противоионов, находящихся в растворе вблизи межфазной поверхности. Таким образом, на каждой поверхности образуется двойной электрический слой, а так как поверхности и ткани, и частиц загрязнения обычно заряжаются отрицательно, 

[c.511]

    Нитрилы могут давать комплексные соединения, в образовании которых нитрильная группа не принимает непосредственного участия. Так, например, тетрацианэтилен, являющийся очень сильной я-кислотой образует окрашенные молекулярные я-комплексы с ароматическими углеводородами. Наиболее вероятная модель этих комплексов отвечает сэндвичеобразной структуре, где оба компонента расположены параллельно друг другу В этих комплексах тетрацианэтилен является акцептором электронов, а ароматические углеводороды — донорами электронов. Окрашивание появляется в результате переноса заряда — частичного перехода я-электрона от ароматического углеводорода к тетрацианэтилену. Однако комплексы с переносом заряда могут быть получены и из других циануглеродов, а также таких соединений, как трициан-этилен, трициановинилхлорид и др. 

[c.33]

    Из схемы видно, что в первой стадии (изомерное превращение комплекса при нагревании) из двух углеводородных групп—метила и фенила—перемещается метил, а во второй стадии (гидролитическое разрушение комплекса) из тех же двух групп перемещается фенил. Т. Е. Залесская считает, что различная подвижность одних и тех же групп в указанных стадиях обусловливается различием причин, вызывающих перемещение групп. В первой стадии группа перемещается вследствие наличия у соседнего атома положительного заряда. Залесская назвала такой процесс реакцией I рода. После первого перемещения группы в образовавшемся комплексном соединении положительный заряд частично нейтрализован, вследствие внутримолекулярного взаимодействия с анионной группой, и поэтому не оказывает воздействия на углеводородные группы у соседнего углеродного атома. Направление перегруппировки при окончательной 

[c.700]

    Однако у ионов меньших размеров положительное влияние увеличения заряда частично снижается из-за более сильного взаимодействия в системе ион—растворитель. Для двухосновных кислот, как правило, подвижность иона типа X примерно в 1,7 раза больше подвижности иона типа НХ эта тенденция к более медленному росту подвижности по сравнению с увеличением заряда наиболее отчетливо проявляется у простых элементарных ионов. Na Са + и La » имеют примерно одинаковый радиус в кристаллической решетке, а их подвижности при 298 К составляют соответственно 50,1, 59,5 и 69,7.  [c.110]

    Полисахариды и их производные. Наличие у полисахаридов большого числа гидроксильных групп в боковой цепи позволяет использовать их в качестве антистатических средств. Наиболее известны производные целлюлозы, которые применяются в основном для обработки поверхности основы кинофотопленки (преимущественно нитроцеллюлозной). Из практики известно, что нитроцеллюлозные пленки в любом случае заряжаются сильно отрицательно, тогда как пленки из других производных целлюлозы — в зависимости от условий отрицательно или положительно. Поэтому при разряде отрицательных и положительных зарядов ацетаты целлюлозы, несмотря на свой большой электростатический заряд, частично уменьшают почернение фотографической эмульсии на фотопленках. В патенте [187] предложено даже получать антистатические пленки введением в нитроцеллюлозу определенного количества этилцеллю-лозы. Это количество устанавливают эмпирически на основе изучения величины электростатического заряда в зависимости от соотношения обоих компонентов. [c.113]

    Значительная часть атомов отдачи, возникающих в результате реакции (7,л), ионизирована и при замедлении теряет свой заряд (частично или полностью). Обладая высокой энергией, такие атомы могут взаимодействовать с атомами и молекулами окружающей среды, ионизируя или разрушая их или же образуя с ними различные неустойчивые соединения, которые могут вступать в дальнейшие реакции. Достигнув тепловых скоростей, атомы отдачи стабилизируются либо в химической форме, тождественной исходной (так называемое истинное удержание), либо в химической форме, отличной от нее. Если препарат облучался в твердом состоянии, то при его растворении формы стабилизации и промежуточные нестойкие соединения будут взаимодействовать с растворителем, образуя новые вещества. В этом случае мы имеем дело с конечными формами стабилизации и уже по ним должны делать заключения о возможных промежуточных формах и реакциях горячих атомов. [c.289]

    Во-вторых, из двух возможных промежуточных катионов более устойчив, а следовательно, более вероятен катион А, так как его заряд частично компенсируется сопряжением с галогеном  [c.113]

    При реакциях полярных производных и во всех реакциях, в которых в качестве реакционных партнеров участвуют ионы, прибавляется взаимодействие зарядов (частичных) с растворителем. Показано, что молекулы растворителя, сольватирующие заряд и тем самым определяющие упорядоченное состояние, обнаруживают такую плотную упаковку, как почти равное число свободных молекул растворителя. Это явление носит название электрострикции. Его вклад составляет от —20 до —27 см -моль- для образования одной пары ионов. Моделью может служить следующая реакция [17]  [c.59]

    Ионит типа ретардион содержит одновременно катионообменные и анионообменные функциональные группы, расположенные так близко друг к другу, что их заряды частично взаимно нейтрализуются. Несмотря на это, функциональные группы способны еще притягивать подвижные анионы и катионы и в известной степени связываться с ними. В результате такая бифункциональная смола способна извлекать из раствора, с которым она вступает в соприкосновение, и катионы и анионы. Это особое свойство смолы тормозит продвижение ионов электролита вдоль колонки отсюда происходит и название способа способ отстающего электролита . [c.113]

    Стабильность феноксид-аниона объясняется тем, что отрицательный заряд частично распределен по аро-ч магическому кольцу (рис. 30.8). При наличии в кольце электроноакцепторных групп электроны еще сильнее оттягиваются от атома кислорода, что приводит к дополнительной стабилизации аниона. Поэтому 4-хлорфенол — более сильная кислота, чем фенол, а 2,4,6-трипитрофенол — очень сильная кислота с рКа 0А2. Наоборот, электронодонорные заместители, такие, как —СНз, уменьшают кислотность фенолов. [c.653]

    Г )2р который можно связать с плотностью заряда. Частичный отрицательный заряд приводит к увеличению п (расширение орбитали) и вследствие этого к уменьшению Опара, что вызывает рост экранирования. Для частичного положительного заряда наблюдается противоположный эффект сжатия орбитали, приводящий к дезэкранированию. Эта зависимость химических сдвигов С от заряда была установлена на ранних стадиях развития метода. Было выведено эмпирическое соотноше-1Ние, основанное на данных ЯМР С для бензола и ароматиче- [c.398]

    Ю. и. Тарасевич, В. П. Теличкун (Институт коллоидной химии и химии воды АН УССР, Киев). Монтмориллонит относится к группе слоистых алюмосиликатов с расширяющейся решеткой, для которых характерен широко развитый изоморфизм (замещение АР на Mg2 в октаэдрах). Возникающий при этом избыточный отрицательный заряд частично компенсируется увеличением заселенности октаэдрических позиций, а также внеструктурными обменными катионами. Это позволяет отнести монтмориллонит к адсорбентам, несущим на поверхности сосредоточенные положительные заряды [1]. [c.176]

    ИМПЕДАНСНЫЙ МЕТОД, используется для изучения электрохим. систем путем их моделирования в виде пассивной вли активной электрич. цепи. Прв наложении на электрохим. систему напряжения, к-рое изменяется по гармо-нич. закону с малой амплитудой, сист. можно считать линейной, если через нее идет ток синусоидальной формы, опережающий питающее напряжение по фазе. Амплитуда тока зависит от проводимости индифферентного (фонового) электролита, конц. электрохимически активного в-ва и значения пост, потенциала рабочего электрода. Такую сист. представляют в виде пассивной электрич. цепи (соединения активных в емкостных сопротивлений). Активным сопротивлением моделируют электрич. сопротивление р-ра, перенос заряда, частично — диффузию электрохимически активных в-в емкостным — емкость двойного электрич. слоя, частично — диффузию и адсорбцию (или десорбцию) присутствующих в сист. ПАВ. Таким п ставлением пользуются, напр., прн изучении электрохим. цепей, ва к-рые налагают перем. напряжения с малой амплитудой, в переменаотоковой полярографии (см. Вааьтамперомет-рия). [c.218]

    Направление этой передачи — от иона с сильно делокализованным отрицательиы.м зарядом к алкоксильному или гидроксильному иону с локализованным зарядом. В результате кулоновского взаимодействия между М+ и отрицательным зарядом, частично локализованным в переходном состоянии на атоме кислорода, от которого передается протон, имеет место стабилизация этого состояния. Последнее приводит к снижению активационного барьера по сравнению с реакцией свободного карбаниона. Пониженная реакционная способность ионных пар фторироизводных бензильного карбаниона, обнаруженная в работе [208], может быть связана со значи- [c.147]

    Доминирующим взаимодействием в хлорацетат-анионе является взаимодействие между хлор-углеродным диполем и отрицательным зарядом карбоксильной группы. Поскольку положительный конец диполя обращен в сторону отрицате-ньного заряда, этот заряд частично нейтрализуется. Поэтому хлор ацетат-анион устойчивее, чем ацетат-анион, так как последний не содержит группы, сильно оттягивающей электроны. Введение хлора в качестве заместителя в уксусную кислоту делает данную кислоту менее устойчивой, а сопряженное основание — более устойчивым, и тем самым становится легче удалить протон из кислоты. Этот вывод согласуется с данными, показывающими, что присутствие хлора увеличивает константу ионизации на множитель порядка 100. [c.173]

    Прибор для измерения плотности заряда. Назначение. В исследованиях, моделирующих условия заправки самолетов, слабопроводящие углеводородные жидкости при течении через фильтры приобретают заряды весьма значительной плотности. Эти заряды частично рассеиваются в соединительных трубах и шлангах, а частично в приемном резервуаре. Таким образом [18, 87, 931, необходимо различать несколько значений проводимости топлива а) начальную — в продуктовом резервуаре. равновесная электропроводность) б) на выходе из фильтра в) в различных точках при дальнейшем течении топлива по линии г) в приемном баке. [c.183]

    Нуклеофильные реакции гидроксамовых кислот осложнены тремя возможными направлениями замещения [N, (N)—О и (С)=0]. По поводу алкилирования в нейтральных условиях известно лищь, что обработка избытком диазометана приводит к метилированию обоих атомов кислорода (уравнение (211) [392]. Большое внимание уделено изучению алкилирования в основных условиях, когда активной частицей является гидроксамат-анион (131). Его активность по отношению к электрофильным агентам значительно выше, чем у фенолят-ионов той же основности, что приписывается а-эффекту соседнего гетероатома (т. е. электронному отталкиванию неподеленной парой электронов азота, что увеличивает доступность электронов на кислороде). Для объяснения повышенной реакционной способности было предложено и альтернативное объяснение, основанное на внутримолекулярном катализе. Независимо от природы эффекта происходит преимущественное замещение у атома (N)—О гидроксамат-иона с образованием 0-алкилгидроксамата схема (212) . Отсутствие продуктов N-алкилирования кажется неожиданным, однако может быть объяснено в предположении, что гидроксамат-ион существует только й виде частицы, связанной водородной связью (131), где отрицательный заряд частично расположен на обоих атомах кислорода, но не на азоте. Алкилирование обычно проводят обработкой [c.505]

    Замена водорода у кольца на алкильную группу ведет к уменьшению ионизационного потенциала. Интересно проследить влияние алкильных групп в ароматических углеводородах на величину I в двух направлениях. С увеличением размера алкильной группы происходит дополнительное понижение ионизационного потенциала. Так, ионизационные потенциалы бензола, толуола, этилбензола, н-пропилбензола и н-бутилбензола равны 9,245, 8,82, 8,76, 8,72 и 8,69 эв соответственно. Очевидно, положительный заряд частично переходит на боковую цепь, так же как и у алифатических углеводородов (см. ниже). Величина / для всех бутилбензолов практически одинакова. Следовательно, ни гиперконъюгация С — Н, ни индуктивный эффект, если их брать по отдельности, не объясняют влияния алкильных групп. Несомненно, для такого объяснения необходим учет как гиперконъюгации С — Н и С — С, так и стабилизации катиона по индуктивному механизму. [c.23]

    Однако до образования структуры (I), в которой я-электроны сеыицикличе-ской связи полностью приняли бы участие в образовании ароматической системы, а полный положительный заряд частично рассредоточился на атомах водорода мети.тьных групп, дело не доходит (рассчитано, что энергия сопряжения кратных связей в фульвене составляет 13 ккал/моль, что несколько бо.чьше, чем в простом диене, но явно меньще, чем энергия сопряжения в ароматических системах) [c.167]

---

понятие, шкалы электроотрицательности – Российский учебник

В зависимости от расстояния между атомами, полярности и прочности, химическая связь между атомами может быть:

• ковалентная полярная,
• ковалентная неполярная,
• ионная,
• металлическая.

В 1932 году ученый-химик американского происхождения Лайнус Карл Поллинг ввел термин электроотрицательность. С помощью термохимических данных он определил, что энергия гетероядерной связи практически всегда больше, чем энергия гомоядерной связи.

Электроотрицательность — это способность атома в молекуле смещать к себе общие электронные пары. Она является необходимым показателем для описания молекулярных систем, определения типа связей в молекуле, распределения ионного заряда между взаимодействующими элементами. К факторам, которые влияют на эту величину, относятся: валентное состояние атома, степень окисления, координационное число и другие.

Химия. 8 класс. Учебник

Учебник написан преподавателями химического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова. Отличительными особенностями книги являются простота и наглядность изложения материала, высокий научный уровень, большое количество иллюстраций, экспериментов и занимательных опытов, что позволяет использовать её в классах и школах с углублённым изучением естественно-научных предметов.

Купить

Приняв значение электроотрицательности водорода равной 2.1 произвольно и используя известные термодинамические данные, сравнивая электроотрицательность элементов с водородом, Поллинг составил первую шкалу относительных атомных электроотрицательностей.

Необходимо помнить, что электроотрицательность — величина не постоянная, а относительная, и позволяет лишь определить, в сторону какого элемента сдвигается общая электронная пара.

Помимо шкалы Поллинга, что изучают в школьном курсе химии, и которую можно найти на странице 276 учебника «Химия 8 класс» под редакцией В.В.Еремина, в мире существует около двадцати шкал определения электроотрицательности.

Наиболее известные:

• Шкала Малликена. Она учитывает энергию, необходимую для превращения атома в ион или энергию ионизации, и количество энергии, выделяющееся при соединении электрона с атомом, или сродство к электрону.
• Шкала Олреда-Рохова. Построена с учетом силы электростатического взаимодействия, которая действует на электрон на наружном энергетическом уровне.

Таблица электроотрицательности Поллинга — справочный материал, и не всегда есть под рукой. Однако существуют общие закономерности электроотрицательности, и, зная расположение элемента в Периодической системе Д.И.Менделеева, можно косвенно оценить, в сторону какого из элементов в молекуле будет сдвигаться общая электронная пара.

Электроотрицательность химических элементов, расположенных правее, больше, чем у элементов, расположенных левее в одном периоде. Электроотрицательность элементов, расположенных выше, больше, чем у элементов, расположенных ниже в одной группе. Исходя из этих данных, самый высокий показатель у элементов, расположенных в правом верхнем углу, и самый низкий у элементов внизу слева.

По этим данным был составлен ряд электроотрицательности, в котором химические элементы расположены в порядке убывания ее величины: F, O, N, Cl, Br, S, C, P, H, Si, Mg, Li, Na.

Если таблица Поллинга под рукой, с помощью несложных арифметических действий можно определить тип связи в молекуле. Для этого нужно найти относительную электроотрицательность атомов, входящих в молекулу по таблице, и из большего значения вычесть меньшее, а по результату оценить связь.

Химия. 9 класс. Учебник

Учебник написан преподавателями химического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова. Отличительными особенностями книги являются простота и наглядность изложения материала, высокий научный уровень, большое количество иллюстраций, экспериментов и занимательных опытов, что позволяет использовать её в классах и школах с углублённым изучением естественно-научных предметов.

Купить

Разность значений равна 0,5 или меньше — сила притяжения у атомов практически равна, электронное облако находится примерно посередине расстояния между атомами веществ, а связь является ковалентной неполярной. Если молекула состоит из двух одинаковых атомов, то разность значений электроотрицательностей равна 0. Атомы в молекуле с ковалентной полярной связью прочно соединены.

Разность значений составляет от 0,5 до 1,6 — сила притяжения у одного из атомов значительно больше, и он смещает общую электронную пару к себе, приобретая таким образом частичный отрицательный заряд. Атом, от которого общая электронная пара на более далеком расстоянии, приобретает частичный положительный заряд. Между атомами возникает ковалентная полярная связь. Сдвиг общей электронной пары приводит к определенному дисбалансу и молекула может вступать в определенные химические превращения.

Разность значений равна 2,0 и выше. В этом случае общая пара электронов достанется атому, чья электроотрицательность больше. Заряд у такого атома становится отрицательным, а у другого атома в молекуле за счет потери электрона — положительным. Между атомами возникает ионная связь. Ионная связь нестойкая, и молекулы легко вступают в реакции с другими атомами и полярными молекулами.

Разность значений составляет от 1,6 до 2,0. Самый сложный для определения тип связи, поскольку зависит от входящих в состав молекулы атомов. Если в молекулу входит атом металла, то связь ионная. Если в молекуле атомы металла отсутствуют — связь ковалентная полярная.

Что ещё почитать?

#ADVERTISING_INSERT#

Задание 1

Атомы могут соединяться друг с другом с образованием как простых, так и сложных веществ. При этом образуются различного типа химические связи: ионная, ковалентная (неполярная и полярная), металлическая.
Одно из наиболее существенных свойств атомов элементов, определяющих, какая связь образуется между ними — это электроотрицательность, т.е. способность атомов в соединении притягивать к себе электроны.
Чем сильнее атом притягивает к себе электроны, тем выше его электроотрицательность. Электоотрицательность зависит от размеров атома и заряда его ядра. Размеры атомов элементов одного периода уменьшаются с увеличением заряда ядра. Это происходит потому, что заряд ядра атома от элемента к элементу увеличивается, а число электронных слоев остается одинаковым. При этом атом становится более компактным, размер атома уменьшается к концу периода, а сила притяжения электронов ядром увеличивается. Поэтому электроотрицательность элементов в периоде возрастает.
У элементов главных подгрупп с увеличением зарядов ядер возрастает и число электронных слоев, следовательно увеличивается размер атомов. Притяжение внешних электронов уменьшается. Поэтому электроотрицательность элементов в группе уменьшается.
Наибольшей электроотрицательностью обладают элементы-неметаллы: фтор, кислород, азот и другие. Элементы-металлы обладают меньшей электроотрицательностью. Самая низкая электроотрицательность у таких элементов, как калий, натрий, кальций. По убыванию электроотрицательности элементы можно расположить в ряд:
F, O, N, Cl, Br, S, I, C, Se, P, H, B, Si, Cu. Fe, Zn. Al, Mg, Li, Ca, Na, K
Электроотрицательность фтора условно принята за 4,0; электроотрицательность калия равна 0,8.
Тип химической связи зависит от того, насколько велика разность значений электроотрицательностей соединяющихся атомов элементов. Чем больше отличаются по электроотрицательности атомы элементов, образующих связь, тем химическая связь полярнее.
1. Ионная связь образуется при взаимодействии атомов, которые резко отличаются друг от друга по электроотрицательности. Например, типичные металлы литий(Li), натрий (Na), калий (K), кальций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba) образуют ионную связь с типичными неметаллами. При этом образует ион металла с положительных зарядом и ион неметалла с отрицательным зарядом.
2. Ковалентная – это связь между атомами неметаллов, в результате которой образуются общие электронные пары.
Различают неполярную и полярную ковалентную связь.
При взаимодействии атомов с одинаковой электроотрицательностью образуются молекулы с ковалентной неполярной связью. Такая связь существует в молекулах простых веществ: водород, кислород, азот, хлор и т.д. Химические связи в этих образованы посредством общих электронных пар, т.е. при перекрывании соответствующих электронных облаков, обусловленном электронно-ядерным взаимодействием при сближении атомов.
При взаимодействии атомов, значение электроотрицательностей которых отличаются, но не резко, происходит смещение общей электронной пары к более электроотрицательному атому и образуется ковалентная полярная связь. При этом образуются частичные заряды. Это наиболее распространенный тип химической связи, которой встречается как в неорганических, так и органических соединениях.
3. Металлическая – это связь, которая образуется в результате взаимодействия относительно свободных электронов с ионами металлов. Этот тип связи характерен для простых веществ- металлов и их сплавов. Сущность процесса образования металлической связи состоит в следующем: атомы металлов легко отдают валентные электроны и превращаются в положительные заряженные ионы. Относительно свободные электроны, оторвавшиеся от атома, перемещаются между положительными ионами металлов. Между ними возникает металлическая связь.
Провести резкую границу между типами химических связей нельзя. В большинстве соединений тип химической связи оказывается промежуточным; например, сильнополярная ковалентная химическая связь близка к ионной связи. В зависимости от того, к какому из предельных случаев ближе по своему характеру химическая связь, ее относят либо к ионной, либо к ковалентной полярной связи.

Атомы химических элементов

1. Строение атома
2. Электронная формула
3. Металлические и неметаллические свойства
4. Электроотрицательность
5. Ковалентная неполярная химическая связь
6. Ковалентная полярная химическая связь
7. Ионная химическая связь
8. Металлическая связь

Строение атома

Сегодня мы поговорим об атоме, его строении и свойствах атомов.

Каждый атом состоит из ядра и оболочки.

Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Протон это частица, которая имеет заряд +1 и атомную массу 1.

Нейтроны не имеют заряда (они нейтральны), но имеет массу, равную единице. Сумма всех протонов ядра называется зарядом ядра и обозначается заглавной буквой Z. Сумма нейтронов обозначается заглавной буквой М. Нетрудно догадаться, что так как нейтроны нейтральны, а протон имеет заряд плюс один, то все ядро будет заряжено положительно.

Так как и протоны, и нейтроны имеют массу, равную единице, то существует какая-то величина, выражающая массу ядра. Она называется массовым числом и обозначается заглавной буквой А. Оно равно сумме протонов и нейтронов.

В периодической системе Менделеева вещества расположены в конкретном порядке. В каждой ячейке рядом с обозначением элемента есть цифры.

Есть цифра, которая обозначают заряд ядра (Z), то есть количество протонов. Есть цифра, которая, обозначает массовое число A.

^AX_Z

Химическим элементом называются атомы веществ, которые содержат одинаковое количество протонов.  

Ядра химических элементов неустойчивы, и количество нейтронов в них может меняться, они могут приходить и уходить.

Если количество протонов в некоторых атомах одинаковое, а количество нейтронов разное,  то и массовое число у них тоже будет разным. Такие атомы называются изотопами. Например, существуют изотопы лития

⁶Li₃⁷Li₃

Также существуют такие химические элементы, у которых будут одинаковое массовое число, но разное число протонов. Такие элементы называются изобары. Конечно же, это разные химические элементы.

⁴⁰К₁₉⁴⁰Ca₂₀

Вокруг ядра присутствует оболочка электронов. Электроны имеют настолько маленькую массу, что в некоторых случаях мы говорим, что она равна нулю.

Электрон имеет отрицательный заряд. И есть такое правило, что в нормальном состоянии количество протонов должно равняться количеству электронов. И этого следует, что наш атом будет заряжен нейтрально, то есть отрицательный заряд будет равен положительному.

Электронная формула

Давайте посмотрим, как можно записать электронную формулу, которая будет отображать структуру электронных оболочек в атоме.

Мы говорили, что существуют энергетические уровни, число которых равно номеру периода. В этом энергетическом уровне есть подуровни.

В каждом подуровне есть орбитали. В первом s-подуровне 1 орбиталь,  в p-подуровне  3 орбитали, в  d-подуровне 5 орбиталей и в f-подуровне 7 орбиталей.

Как же они обозначаются?

s(1) = _

p(3) = _ _ _

d(5) = _ _ _ _ _

f(7) = _ _ _ _ _ _ _

Электронная формула химического элемента отражает то, как электроны в атоме химического элемента располагаются по энергетическим уровням и на орбиталях в подуровнях.

Давайте возьмем водород, у которого есть только один электрон, и который находится в 1 периоде и 1 группе. У него 1 уровень и 1 подуровень.  Количество орбиталей тоже равно 1.

Электронную формулу водорода можно записать в таком виде

₁H 1s¹

Существует три принципа составление электронных формул:

• Первый принцип гласит, что электроны заполняют орбитали в порядке возрастания энергии. Сначала заполняется s-подуровень, затем p-подуровень и т.д.
• Второй принцип Паули говорит о том, что в одной орбитали может быть не более двух электронов.
• Третье правило говорит о том, что сначала электроны будут заполнять свободные орбитали по одному, а зачем, если останутся лишние электроны, они будут по второму кругу заполнять орбитали.

Индекс около знака подуровня (s2, p3) обозначает количество электронов на орбиталях этого подуровня.

Давайте попробуем составить формулу электронную лития.

₃Li — 1s²2s¹

Литий имеет номер 3, то есть у него всего 3 электрона. Он находится во втором периоде, значит у него два уровня. Он находится в первой группе, значит у него один внешний электрон.

Номер группы говорит о том, сколько внешних валентных электронов в нашем атоме. Валентные электроны участвуют в образовании химической связи.

Рассмотрим также элемент кальций.

₂₀Ca — 1s²2s²p⁶3s²p⁶4s²

В общем случае электроны располагаются по орбиталям по правилу Клечковского и в соответствии с принципами, описанными выше.

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s ≈ 3d < 4p < 5s ≈ 4d и т.д.

Металлические и неметаллические свойства

Металлические свойства элементов — это свойство атомов отдавать электроны. Например, у металлов, как правило, на внешнем энергетическом уровне находится от одного до трех электронов.

Неметаллические свойства — это способность принимать на себя электроны. У этих элементов на внешнем энергетическом уровне будет находиться от 4 до 8 электронов.

Давайте разберемся, как по периодической системе элементов можно понять, какими свойствами обладает тот или иной элемент.

Мы знаем, что в одном периоде у атомов одинаковое количество электронных слоёв, но количество электронов увеличивается. Электронов становится больше и они с большей силой притягиваются к ядру. Следовательно, терять электроны атому будет намного сложнее. А свойство принимать электроны будет увеличиваться.

В одной группе, наоборот, у атомов одинаковое количество внешних электронов, но увеличивается количество электронных слоев. Электроны располагаются от ядра все дальше, следовательно, больше шанс потери электронов у атома. Способность принимать чужие электроны у атома уменьшается.

В итоге, в периодической системе в группе сверху вниз и в периоде справа налево увеличиваются металлические свойства элементов, а в группе снизу вверх и в периоде справа налево увеличиваются неметаллические свойства.

Таким образом, мы теперь можем сравнивать разные элементы по их свойствам.

Электроотрицательность

Когда два атома взаимодействуют с образованием химической связи, один из атомов либо притягивает на себя электроны, либо отталкивает в зависимости от его неметаллических свойств.

Электроотрицательность — это способность перетягивать на себя электроны другого атома. Она выражается в конкретных числах, но слишком сложна для запоминания. Поэтому для удобства взяли за единицу электроотрицательность лития и остальные все элементы выражаются относительно этого элемента.

Li=1

Na=0,9

C=2,5

O=3,5

F=4

Таким образом, зная электроотрицательность элементов, можно делить их на металлы и неметаллы. Как правило, у металлов электроотрицательности не превышает 2. У неметаллов она больше 2.

При образовании химической связи вещество с большей электроотрицательностью будет притягивать к себе электроны другого атома с меньшей электроотрицательностью. В этом и заключается основная сущность химической связи, про которую мы поговорим далее.

Химическая связь между атомами может быть четырех видов:

• когда у двух элементов одинаковая электроотрицательность (ковалентная неполярная)
• когда у двух элементов электроотрицательность разная, но разница несущественная (ковалентная полярная)
• когда электроотрицательность сильно различается (ионная)
• металлическая связь

Ковалентная неполярная химическая связь

Первый вид связи, а именно ковалентная неполярная химическая связь,  может быть у двух одинаковых элементов неметаллов. Так образуются газы водород (H₂), азот (N₂), кислород (О₂).

Давайте посмотрим, как это происходит на примере водорода. У водорода один электрон, он находится в первом периоде и 1 группе. Соответственно, для заполнения внешнего уровня ему не хватает всего одного электрона. Чтобы его забрать он взаимодействует с другим атомом водородом с образованием общей электронной пары. Таким образом, эта общая электронная пара становится общей для того и для другого атома водорода, и в какой-то момент эти уровни заполняются до последнего.

H. + H. = H:H

Такой вид связи будет называться классическая ковалентная неполярная, так как эта общая электронная пара не будет смещаться ни к тому, ни к другому атому, потому что их электроотрицательность одинаковая.

Более сложный пример — это атом азота.

N… + N… = N:::N

Мы знаем, что у азота на внешнем уровне три неподеленных электрона. Чтобы заполнить до конца этот внешний уровень ему нужно ещё три электрона, которые он берёт у такого же атома азота.

Ковалентная полярная химическая связь

Рассмотрим вид химической связи, когда электроотрицательность различается несущественно на примере галогеноводородов, а именно взаимодействии водорода и хлора.

Вспомним, что у водорода один электрон на внешней оболочке, хлор находится в третьем периоде и 7-й группе.  У него на внешнем уровне 7 неспаренных электронов.

Ковалентная полярная связь будет выглядеть следующим образом:

 

Можно увидеть, что единственный электрон водорода сместился к хлору, потому что у хлора большая электроотрицательность. Атом хлора сильнее притягивает на себя электрон водорода. У этих атомов получаются неполные частичные заряды. У атома хлора установится частичный отрицательный заряд, а у водорода, от которого немного отсоединился электрон, появляется частично положительный заряд.

Эти частичные заряды частичные, и поэтому они меньше единицы, при этом атомы не становятся ионами.

Ионная химическая связь

Ионные химические связи образуется между атомами, у которых очень большая разница в электроотрицательности. Эти элементы находятся в периодах и в группах периодической системы далеко друг от друга.

Рассмотрим этот вид связи на примере взаимодействия натрия и фтора.

Электроотрицательность натрия равна  0,9, а у фтора 4.  Это довольно большая разница.

У натрия, который находится в первой группе, на внешнем энергетическом уровне находится один Электрон, у фтора на внешнем энергетическом уровне находятся семь электронов, так как он находится в седьмой группе.

Для заполнения и того, и другого внешнего слоя они необходимы друг другу. Но так как у них достаточно большая разница в электроотрицательности, натрий отдает фтору свой внешний электрон полностью и становится заряженным положительно. Атом фтора с стильными металлические свойствами этот электрон забирает и становится заряженным отрицательно.

Na₀ + F₀ = Na⁺F^—

Наши атомы стали положительно заряженными и отрицательно заряженными.

Атомы, которые меняют свой заряд в зависимости от того, принимают они на себя электронный заряд или отдают, называются ионами, поэтому и химическая связь называется ионная.

Металлическая связь

Металлы не находятся в природе в виде отдельных атомов. Вы никогда не увидите отдельно лежащий атом натрия или алюминия. Металлы находятся в природе в виде кристаллов и имеют структуру в виде кристаллической решетки.

Давайте разберем это на примере пластинки алюминия.

Если мы посмотрим в периодическую таблицу, мы увидим, что алюминий находится в третьей группе. Это значит, что на внешнем энергетическом уровне у него три электрона. Эти электроны могут свободно открепляться от нашего атома, и атом алюминия будет превращаться в положительно заряженный ион.

Это происходит не у всех атомов алюминия, то есть некоторые атомы отдают свои три электрона, а некоторые пока остаются в неизменном виде.

Свободно циркулирующие по металлической решетке электроны присоединяться к другим положительно заряженным ионам алюминия.

Положительно заряженные ионы алюминия будут превращаться опять в обычные атомы алюминия.

В чём же сходство и отличие металлической связи от ионной и ковалентной связи?

Как и ионная, металлическая связь тоже образована ионами, но в металлической связи присутствуют только положительно заряженные ионы и нейтральные атомы.

Связь между ними осуществляется с помощью электронов, которой движутся вокруг них.

3. Эффективный заряд ядра и атомные радиусы

Эффективный положительный заряд ядра атома действует на “чужие” электроны, появляющиеся на периферии атома. В целом атом электронейтрален, но валентные электроны не полностью экранируют положительный заряд атомных ядер.

Вследствие этого приближающийся электрон соседнего атома испытывает притяжение положительного заряда.

Наибольшим эффективным зарядом ядер обладают атомы тех элементов, в валентной электронной оболочке которых имеется одна вакансия, т.е. атомы галогенов.

Атомный радиус того или иного атома существенно изменяется в зависимости от типа образуемой связи и координационного числа. Понятие ионного радиуса неоднозначно, но неполные ковалентные радиусы атомов могут быть точно определены. Так, ковалентный атомный радиус углерода, за который принимается половина длины неполярной одинарной связи С—С, равен 0,077 нм. С увеличением частичного положительного заряда радиусы уменьшаются, поскольку после удаления части электронов с валентного уровня при том же заряде остающиеся валентные электроны сильнее притягиваются к ядру и атом сжимается, а с ростом отрицательного заряда на атоме радиусы возрастают. Непосредственно измерить частичные заряды на атомах невозможно, но их можно оценить, используя шкалу электроотрицательности (см. таблицу 2.4).

Сандерсон предположил простую эмпирическую формулу для расчета изменений радиусов под влиянием частичных зарядов:

r = r_c — B ^. ,

где r_c – ковалентный радиус; В – константа для данного атома; – его частичный заряд.

Электроотрицательность атома представляет собой показатель, характеризующий силу притяжения, испытываемого внешними электронами при их взаимодействии с ядром. Понятие электроотрицательности было введено Полингом. Атомы с высокой электроотрицательностью в ковалентных связях притягивают электроны сильнее, чем атомы с малой электроотрицательностью, и в результате приобретают частичный отрицательный заряд.

Таблица 2.4. Размеры и электроотрицательности атомов некоторых элементов (по Сандерсону)

Эле-мент	Электроотрица-тель-ность, S	Ковалент-ный радиус, rc, нм	Константа В (для твердого состояния)	Изменение электроотрицательности при изменении заряда на единицу, Sс	Радиус однозарядного иона, ri, нм
1	2	3	4	5	6
Н	3,55	0,032	–	3,92	–
Li	0,74	0,134	0,812	1,77	0,053
Ве	1,99	0,091	0,330	2,93	0,058
В	2,93	0,082	–	2,56	–
С	3,79	0,077	–	4,05	–
N	4,49	0,074	–	4,41	–
О	5,21	0,070	4,401	4,75	0,110
F	5,75	0,068	0,925	4,99	0,161
Na	0,70	0,154	0,763	1,74	0,078
Mg	1,56	0,138	0,349	2,60	0,103
Al	2,22	0,126	–	3,10	–
Si	2,84	0,117	–	3?51	–
P	3,43	0,110	–	3,85	–
S	4,12	0,104	0,657	4,22	0,170
Cl	4,93	0,099	1,191	4,62	0,218
К	0,42	0,196	0,956	1,35	0,100
Са	1,22	0,174	0,550	2,30	0,119
Zn	2,98	–	–	3,58	–
Ga	3,28	–	–	3,77	–
Ge	3,59	0,122	–	3,94	–
As	3,90	0,119	–	4,11	–
Se	4,21	0,116	0,665	4,27	0,183
Br	4,53	0,414	1,242	4,43	0,238

Технология VARTA® EFB (улучшенная технология залитого аккумулятора): надежность и производительность

VARTA® предлагает продукты, основанные на улучшенной технологии аккумулятора с жидким электролитом (EFB), которые обеспечивают лучшую надежность и производительность по сравнению со стандартными свинцово-кислотными аккумуляторами для легковых и грузовых автомобилей. Наши аккумуляторы создаются, чтобы отвечать конкретным требованиям потребителей и выпускаются на заводах в Европе, чтобы соответствовать высочайшим стандартам качества.

Технология EFB для автомобилей

Аккумуляторы EFB могут использоваться с частичным зарядом и не требуют глубокого заряда-разряда, как аккумуляторы AGM. Это возможно благодаря полиэстэровому сетчатому материалу, который добавляется на положительную поверхность пластины. Это помогает закрепить активный материал пластины, что повышает срок службы.

Преимущества:

• Производительность в состоянии частичного заряда и производительность при глубоких зарядах-разрядах более чем вдвое превышают показатели обычных аккумуляторов.
• Поддержка частых запусков двигателя и длительных периодов покоя двигателя.
• Улучшенный прием заряда по сравнению с обычными аккумуляторами с жидким электролитом.
• Конструкция, повышающая термостабильность для использования в подкапотных пространствах и в жарком климате.
• Идеально подходят для автомобилей, оборудованных системой Start-Stop без рекуперативного торможения, а также для автомобилей с повышенным энергопотреблением, от чего бы оно ни зависело: жесткий график поездок или множество аксессуаров и установленного оборудования.
• Кроме того, наши продукты серии EFB создаются с использованием технологии решетки PowerFrame®, которая обеспечивает высокую пусковую мощность и надежную производительность.

Технология EFB в грузовых автомобилях

VARTA^® Promotive EFB — уникальный аккумулятор, специально разработанный для обеспечения высокой производительности в грузовых автомобилях, использующий новейшие технологии защиты от расслаивания электролита и вибрации. Это единственный на рынке продукт, с перемешивающими элементами, эксклюзивно разработанными и запатентованными компанией Clarios, ранее известной как Johnson Controls Power Solutions. Технология EFB обеспечивает надежную производительность для любых требовательных применений и идеально подходит для установки в хвосте рамы.

Преимущества:

• Уникальный перемешивающий элемент внутри аккумулятора предотвращает расслаивание электролита и является оптимальным решением для всех применений с глубоким разрядом. Это механическая система, которая использует силу инерции автомобиля для перемешивания электролита в аккумуляторе с жидким электролитом.
• Отличное крепление пластин с помощью горячего компаунда . Очень высокая виброустойчивость и наилучшая пригодность для установки в хвосте рамы обеспечивают высочайшую производительность продукта.
• Уникальная конструкция лабиринтной крышки обеспечивает 100% защиту от протечки и очень низкий расход воды.
• Высокая производительность в режиме циклирования гарантируется использованием технологии PowerFrame®, улучшенной пасты положительного электрода и адгезией активной массы к решетке. Это возможно благодаря полиэстеровому сетчатому материалу, который добавляется на положительную поверхность пластины и значительно увеличивает продолжительность срока службы в циклах.
• Сниженные гарантийные затраты.

Характеристики технологии EFB

Между пластиной и сепаратором применяется дополнительный полиэстеровый элемент, представляющий собой сетку. Эта сетка удерживает активную массу внутри пластины и предотвращает ее вымывание. В результате повышается устойчивость к глубокому заряду-разряду и обеспечивается более высокая заряжаемость.

Приклеенный на сепаратор стекловолоконный ворс помогает сохранять правильное положение пластин, что бы ни случилось, в любых условиях.

Циркуляция электролита (перемешивающий элемент)

Система циркуляции электролита предотвращает его расслаивание. Это элемент конструкции, который использует естественное движение автомобиля, чтобы обеспечивать постоянную циркуляцию электролита внутри аккумулятора. Электролит остается гомогенным, что улучшает заряжаемость и обеспечивает более длительный общий срок службы.

Узнать больше о технологии EFB

Улучшенная технология VARTA® EFB для грузовиков

Полярность ковалентной связи и полярность молекул

Если ковалентная связь соединяет два одинаковых атома (например, в молекуле F2), то общая электронная пара принадлежит им в равной степени.

F          F .

В этом случае атомы имеют одинаковую электроотрицательность, то есть притягивают электроны с одинаковой силой. Такая ковалентная связь называется неполярной.

Если же атомы разные, то общие электроны смещаются к более электроотрицательному атому. Например, электроотрицательность хлора больше, чем водорода, и общая электронная пара смещается к хлору:

δ+        δH       Cl,       или      H         Cl        (ЭОH  ЭОCl).

В результате атом хлора получает отрицательный частичный заряд δ(«дельта минус»), а атом водорода – такой же положительный заряд δ+ («дельта плюс»), и ковалентная связь становится полярной.

Ковалентная полярная связь – это наиболее типичный вид связи

в веществах.

Если общая электронная пара принадлежит двум атомам

в равной степени – это неполярная ковалентная связь.

!           Если общая электронная пара частично смещена к одному из атомов – это полярная ковалентная связь.

Чем сильнее различаются электроотрицательности атомов, тем больше полярность связи между ними. Так, полярность связи H–C меньше, чем H–F, потому что (ЭОH – ЭОC) < (ЭОH – ЭОF), а связь Н–Н неполярная (ЭОH – ЭОH = 0).

Молекулы тоже могут быть неполярными или полярными.

В простых веществах, где все атомы одинаковые, связи неполярные и молекулы тоже неполярные (h3, O2, P4, S8 и другие).

Рассмотрим сложные вещества. Молекула хлороводорода HCl,

как и любая другая двухатомная молекула с полярной связью, – это полярная молекула, или диполь3. Полярность более сложных молекул зависит от направления связей, то есть от расположения атомов

в пространстве.

3  Диполем называется частица, в которой центры положительного и отрицательного зарядов не совпадают, находятся в разных местах. Величина диполя тем больше, чем больше заряды и расстояние между ними.

Пример 5. Полярность молекул оксида углерода (IV) и воды.

В трехатомной молекуле СО2  все атомы расположены на прямой линии (линейная молекула). Все связи полярные. Центр отрицательных зарядов находится между атомами кислорода, то есть на атоме углерода. Он совпадает с положительным зарядом, который

также находится на углероде.

δ-         δ+        δO       С         O .

Следовательно, молекула СО2 – неполярная молекула.

В трехатомной молекуле Н2О атомы расположены под углом друг к другу (угловая молекула). Все связи полярные. Центр  положительных зарядов находится между атомами водорода. Он не совпадает с отрицательным зарядом на атоме кислорода.

δO       H δ+

δ+ H

центр положительных

зарядов

Следовательно, молекула Н2О полярная (диполь).

Материал взят из книги Химическая связь и строение атома (Медведев А.А.)

Life Sciences Cyberbridge

Life Sciences Cyberbridge

ПОЛЯРНЫЕ ОБЛИГАЦИИ

1) Ковалентная связь между двумя атомами с разной электроотрицательностью приводит к неравному разделению электронов. 2) Неравное распределение электронов приводит к частично положительным и частично отрицательным зарядам на противоположных концах связи.

Когда два атома, участвующие в ковалентной связи, имеют одинаковое сродство к электронам, электроны в связи равномерно распределяются между ними. Однако, если два атома имеют разное сродство к электронам или электроотрицательность, то электроны с большей вероятностью будут обнаружены ближе к более электроотрицательному атому.В этом случае более электроотрицательный атом приобретает частичный отрицательный заряд, а менее электроотрицательный атом становится частично положительным. Эти типы ковалентных связей называются полярными связями, потому что распределение или заряд электронов неравномерно распределены или поляризованы. Частичные заряды представлены дельта (+) δ + в нижнем регистре или дельта (-) δ- в нижнем регистре.

Разделение частичных зарядов внутри полярной ковалентной связи называется диполем. Диполь представлен символом ниже, где стрелка указывает на частично отрицательный атом, а другой конец — на частично положительный атом.

Примером полярной ковалентной связи является показанная ниже двойная связь между углеродом (C) и кислородом (O). Поскольку кислород более электроотрицателен, чем углерод, электроны будут проводить больше времени вокруг атома кислорода, придавая ему частично отрицательный заряд, в то время как углерод станет частично положительным.

Некоторые атомы сохраняют неподеленные (несвязанные) пары электронов, когда они являются частью ковалентного комплекса. В показанном выше примере атом кислорода имеет две неподеленные пары электронов, которые не связаны с другими атомами.Каждый электрон обозначен одним черным кружком. Эти неподеленные пары не являются общими для атомов и также могут действовать как частичный отрицательный заряд.

Расчет частичного распределения заряда

В этом материале описываются концепции, лежащие в основе нашего расчета частичного распределения заряда:

Химические связи между атомами в молекуле состоят из одной или нескольких электронных пар, распределенных между соединенными атомами. Связующие электроны неравномерно распределены между атомами, имеющими разную электроотрицательность.Формирование химической связи формально можно описать следующими тремя этапами:

1. Исходное состояние

   В этом случае можно говорить о частичном заряде атомов. Мы дадим определение частичному заряду интуитивно, а не точно. Простое определение частичного заряда начинается с базовой двухатомной модели, в которой атомы A и B имеют разные электронные структуры. На рисунке ниже «граница» валентной оболочки обозначена синими и зелеными сплошными линиями.Эта граница выбрана для создания фиксированного контрольного объема с определенной вероятностью (близкой к 100%) нахождения всех электронов, принадлежащих атому внутри. Рис.1 Исходное состояние двух разных атомов

2. Промежуточное состояние В промежуточном состоянии ядерное расстояние А и В уменьшается. По мере того, как они приближаются друг к другу, каждое из их электронных облаков поляризуется в разной степени. Хотя электроны как A, так и B частично вышли за пределы контрольного объема, этот эффект сильнее в атоме B, который является более поляризуемым атомом.Чем более поляризуем атом, тем больше электронов выйдет из его контрольного объема, так что атом станет более положительным по сравнению с его начальным состоянием. Рис.2 Промежуточное состояние двух разных атомов

3. Конечное состояние В конечном состоянии два атома достигают равновесного ядерного расстояния, и два электронных облака перекрываются. Используя контрольные объемы и электронные облака на рисунке, атом B становится более положительно заряженным, а атом A становится более отрицательно заряженным по сравнению с их начальными состояниями.Таким образом, частичный заряд атома в молекуле измеряется как поток заряда из или в контрольный объем атома. Рис.3 Конечное состояние двух разных атомов

Частичное распределение заряда молекулы определяется орбитальной электроотрицательностью атомов, содержащихся в молекуле. Определение орбитальной электроотрицательности атомов в молекулах было впервые дано Малликеном следующим уравнением:

χ _ν = 0,5 (I _ν + E _ν ) *

где:

• χ _ν — орбитальная электроотрицательность атома.

• I _ν — потенциал ионизации атома.

• E _ν — сродство атома к электрону.

Орбитальная электроотрицательность молекулы зависит от гибридного состояния и частичного заряда атома, см. Ссылки Маквиньяна Дьюара. Электроотрицательность — это квадратичная функция частичного заряда, определяемая следующим уравнением:

χ _ν = a + bq + cq ²

где:

• q — частичный заряд атома;

• a , b и c — это коэффициенты, определяемые из I _ν и E _ν .

Орбитальная электроотрицательность и, следовательно, частичное распределение заряда любой молекулы вычисляется итеративно.

Вот несколько примеров для расчета частичной оплаты.

Пример # 1

В бензоле каждый атом углерода имеет одинаковую электроотрицательность. Вот почему частичное распределение заряда идентично между атомами углерода. Полный частичный заряд атомов водорода имеет такую ​​же величину с противоположным знаком. Частичный заряд π равен нулю для всех атомов в бензоле.В нашей модели полный заряд состоит из двух независимых компонентов — частичных зарядов π и σ, которые определяются связями π и σ соответственно.

Полный заряд и распределение π-заряда бензола можно увидеть ниже.

Рис. 1 Полный заряд и π-зарядовое распределение молекулы бензола

Пример # 2

В бензоле с замещенным кольцом распределение частичного заряда помогает предсказать реакционную способность атомов углерода, входящих в кольцо.Если заменитель является электронодонорным, частичный заряд увеличивается в положениях орто, и пара ароматического кольца. Если заменитель является отводящим электроны, частичный заряд уменьшается в положениях орто и пара .

На рисунке ниже показано, что полный частичный заряд достигает максимума в мета-положении относительно других ароматических атомов из-за электроноакцепторного эффекта метоксикарбонильной группы.

Рис. 2 Распределение частичных зарядов кольцевого замещенного бензола

Поскольку аминогруппа высвобождает электроны, общий частичный заряд достигает максимума (относительно других ароматических положений) в положениях орто и пара .

Рис. 3 Распределение частичного заряда бензамина

Пример # 3

Эффекты замещения в пятичленных ароматических кольцах также можно описать с помощью резонансных структур.

Рис.4 Резонансные структуры, описывающие замещение в пятичленных кольцах

Пусть Y обозначает метоксикарбонильную группу, а X обозначает азот. Рассчитанные распределения парциальных зарядов метил-1H-пиррол-2-карбоксилата и пиррола приведены ниже. Размер каждого красного пятна представляет собой накопленный избыточный положительный заряд. От резонансных структур можно ожидать увеличения положительного частичного заряда в положениях 1, 3 и 5. Это ожидаемое распределение согласуется с расчетными.

Рис. 5 Распределение частичных зарядов метил-1Н-пиррол-2-карбоксилата и пиррола.

Пример # 4

Углеводороды обычно имеют слабокислый характер. Атомы углерода имеют разные частичные заряды и способность делокализовать избыточный отрицательный заряд после потери протона. Чем больше положительного частичного заряда накапливается на атоме углерода, тем более кислый его характер.

Из вычислений частичного заряда мы находим, что все атомы углерода имеют отрицательный частичный заряд, кроме указанного красной стрелкой.Самый кислый атом углерода на кончике красной стрелки имеет частичный заряд +0,0285 электронной единицы. Этот результат согласуется с опубликованным результатом, см. Stewart et al.

Рис.6 Слабые кислые атомы углерода в молекуле углеводорода

1. Mulliken, R.S., J. Chem. Phys. , 1934 , 2 , 782; doi

2. МакВини, Р., Валенсия Коулсона , Oxford University Press, 1979

3. Дьюар, М.J.S., The Molecular Orbital Theory of Organic Chemistry , McGraw-Hill, and Inc., 1969

4. Gasteiger, J .; Марсили М., Tetrahedron , 1980 , 36 , 3219; doi

5. Стюарт Р., Протон: приложения к органической химии , Academic Press, Inc., 1985 , 72

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Прогнозы частичного заряда атома фуранозов методом случайной лесной регрессии с функцией симметрии типа атома

Фуранозы, которые являются компонентами многих важных биомолекул, имеют сложные конформационные пространства из-за гибкого кольца и экзо -циклических фрагментов.Алгоритмы машинного обучения, которым требуются дескрипторы в качестве структурных входных данных, могут использоваться для эффективного вычисления конформационно-адаптивных (CA) зарядов, чтобы фиксировать вариации электростатического потенциала, вызванные конформационными изменениями в расчетах молекулярной механики (MM). В настоящем исследовании мы представили функцию симметрии типа атома (ATSF), разработанную на основе функции центрированной симметрии атома (ACSF) для описания конформаций фуранозов, в которой атомы классифицируются по типам атомов, определяемым их свойствами или связностью в классической молекулярной механике (MM ) параметры силового поля для создания подходящего размера координат.Модели случайной лесной регрессии (RFR) с ATSF показали улучшения в прогнозировании зарядов CA и дипольных моментов для фуранозов по сравнению с моделями с ACSF и функциями симметрии имени атома, где атомы классифицировались по их уникальным именам атомов. Заряды CA, предсказанные моделями RFR с ATSF, показали более сопоставимое воспроизведение взаимодействий углевод-вода и углевод-белок, рассчитанное с помощью зарядов RESP, индивидуально полученных из расчетов QM, чем усредненные по ансамблю наборы атомных зарядов, обычно используемые в силовых полях молекулярной механики, что позволяет предположить, что предсказанные заряды CA были способны включать электростатические изменения в их динамические значения заряда.Усовершенствования, внесенные ATSF, показали, что категоризация атомов по типам атомов привнесла химические структурные представления в дескрипторы и произвела соответствующий размер координат в ATSF, чтобы зафиксировать ключевые структурные особенности фуранозов. Эта схема категоризации также позволяет легко перенять ATSF другими биомолекулами благодаря широкому применению силовых полей ММ.

Эта статья в открытом доступе

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуйте снова?

molcharge — Частичные заряды — Наборы инструментов —

Введение

Присвоение соответствующих частичных зарядов атомов малым молекулам. лиганды и биополимеры (например, белки и нуклеиновые кислоты) необходимы для получения значимых результатов при любом электростатическом расчете.

Молекулу можно рассматривать как совокупность атомных ядер и электронов. что их окружают. Число протонов в каждом ядре определяет его атомную номер / элемент. Если количество электронов точно совпадает с количеством протонов в этих ядрах, молекула нейтральна и не имеет чистого заряда. Если электронов больше, чем протонов, молекула имеет чистый отрицательный заряд, а если их меньше, молекула имеет чистый положительный заряд.

И атомные ядра, и чистый заряд определяют идентичность молекула.В самом деле, это представление, общее для квантовой химии. Добавление или удаление электронов (или атомов) из молекулы приводит к другому молекула.

В дискретном мире хеминформатики теория валентных связей позволяет электроны, присутствующие в системе, должны быть представлены в терминах связей с формальные порядки облигаций и формальные обвинения, назначенные конкретным атомам. Сумма формальных зарядов равен чистому заряду молекулы, но который приписываются атомы, формальные заряды которых могут быть до некоторой степени произвольными из-за к резонансной делокализации.В таких случаях та же молекула может быть представлена ​​аналогичными таблицами соединений, но с формальные заряды, относящиеся к разным наборам атомов.

Например, гуанидин может быть выражен как N [C +] (N) N с формальный заряд, присвоенный углероду, или как [Nh3 +] = C (N) N с формальным заряд, произвольно назначенный одному из эквивалентных азота. Аналогичным примером является тиокарбоксилатная группа, где либо C (= O) [S-] или C (= S) [O-] оба одинаково подходящие представления такая же химическая функциональность.

Цвиттерион — это электрически нейтральная молекула, которая представлена ​​как содержащие атомы с положительным формальным зарядом, а также атомы с отрицательным официальное обвинение.

Пожалуй, самый важный факт, который следует учитывать при рассмотрении формальных зарядов на атомах состоит в том, что все они являются искусственными конструкциями химиков. чтобы приспособиться к конкретной химической модели. Вымысел лихорадки химика воображение. Как и теория валентных связей, они являются исключительно полезным и мощным дискретная модель Вселенной.Но, как и в любой модели реальности, в ней есть его ограничения. Официальные обвинения, при всей их многочисленной пользе для человечества, к сожалению, не локализованы на атоме.

Ограничения описания формальных зарядов с помощью теории валентных связей: очевидно даже в хеминформатике. Сидноны, например, представляют собой класс гетероциклическое соединение, которое не может быть записано с использованием нормальных ковалентных связей без введения и произвольного присвоения как положительных, так и отрицательных обвинения. {+ 5} \), вызывает аналогичные проблемы, когда формальный заряд +5 не может быть отнесен к обоим атомам технеция без нарушения симметрии.

Лучшая модель или приближение волновой функции, описывающей распределение электронной плотности вокруг молекулы — это использование атомной частичные начисления. Частичный заряд — это значение с плавающей запятой, присвоенное каждому атомный центр, предназначенный для моделирования распределения электронов по молекула.

Частичные заряды атомов — еще одно приближение, очень похожее на формальные обвинения, описанные выше. Однако частичная зарядка обеспечивает гораздо лучший модель для описания электрического поля, дипольного момента и других наблюдаемых свойства молекулы.

Обычным ограничением использования частичных сборов является предположение, что они конформационно инвариантны. К сожалению, распространение количество электронов вокруг молекулы зависит от пространственной конфигурации ее ядра. Некоторые алгоритмы частичного назначения заряда, такие как метод Годдар и Раппе рассматривают эти конформационные эффекты, в то время как другие основаны на квантовой механике, такой как методы RESP и AM1BCC Бейли и др., делают все возможное, чтобы устранить конформационные эффекты, так как например, ограничивая и симметризуя симметричные положения атомов.Это необходимо для того, чтобы иметь возможность правильно обрабатывать множественные конформации и изменения в геометрии (например, оптимизация геометрии) с одним набором атомных зарядов.

Теория

Marsili-Gasteiger Partial Charges

Частичные заряды Марсили-Гастайгера назначаются с использованием двухэтапного алгоритма. На первом этапе каждому атому в молекуле присваиваются затравочные заряды. Например, каждому из карбоксилатных атомов кислорода присвоено значение -0,5. В течение на втором этапе эти первоначальные расходы затем распределяются между облигациями, перемещая определенное количество заряда от одного атома к другому.Частичная оплата перемещается и его направление определяется разницей в электроотрицательностях атомов на каждом конце связи. Алгоритм релаксации тогда повторяется несколько раз (по умолчанию восемь проходов), ослабляя заряд перемещается с каждой итерацией. OpenEye не рекомендует использовать эту зарядку. модель межмолекулярных взаимодействий; он никогда не предназначался для этой цели. Автор метода (Иоганн Гастайгер) разработал его для сравнения относительная реакционная способность связанных органических химических функциональных групп в пределах различные молекулярные контексты.Здесь он включен для сравнения.

MMFF94 Частичная зарядка

Частичные заряды, используемые силовыми полями MMFF94 и MMFF94s, назначаются с использованием четырехэтапного алгоритма. На первом этапе каждый атом молекулы назначается тип атома MMFF94. На втором этапе начальное семя частичный заряд присваивается каждому атому в зависимости от типа его атома. Для немногих типа атомов, начальный частичный заряд также зависит от локального среда. На третьем этапе начальные заряды, отнесенные к ароматическим кольца являются общими для всех атомов ароматического кольца.Наконец, в четвертый этап, таблица приращений заряда облигаций (BCI) используется для перемещения сборы по облигациям в зависимости от типа облигации (одинарная, двойная, тройной) и типы атомов на каждом конце. Разработано для электростатические взаимодействия в вышеупомянутых силовых полях, они подходящие заряды для использования с этими силовыми полями, в первую очередь для внутримолекулярные взаимодействия фармацевтических и биоорганических малых молекул. Они менее подходят (но все же проходимы) для межмолекулярных взаимодействий. с использованием общих двухчастичных аддитивных кулоновских взаимодействий, используемых в Amber, Charmm, Gromacs.Для этих лучших вариантов были бы сборы amber99sb на белки и пептиды, а am1bccsym заряжает лиганд.

AM1 Заряды

зарядов AM1 — это набор зарядов типа Малликена, полученных на основе полуэмпирического квантово-механический расчет. Для дальнейшего обсуждения этого метода, см. [Дьюар-1985]. Их не следует использовать для межмолекулярных взаимодействия силовых полей.

Сборы AM1BCC

Заряды AM1BCC начинаются с частичных зарядов типа Малликена, полученных от AM1 полуэмпирическая квантово-механическая (КМ) волновая функция.На втором этапе применяются корректировки платы за облигации (BCC). к частичным зарядам на каждом атоме, чтобы генерировать новые частичные заряды. Много различные варианты оплаты AM1BCC предлагаются в нашем API из-за значительное влияние на эти Расходы, производные от QM. В частности, эти коэффициенты равны

.

• Оптимизация: оптимизирована ли входная геометрия. QM волновые функции в целом весьма чувствительны к геометрии, особенно связи длины и валентные углы, так что это может заметно повлиять на частичные заряды.В общем, рекомендуется оптимизировать геометрию. Чтобы избежать коллапса конформации за счет сильных внутримолекулярных электростатических взаимодействий, накладываются легкие ограничения на стартовую геометрию.

• Симметризация: топологически похожие атомы или нет (например, два атома кислорода на карбоксилате) должны иметь одинаковые ценности. Истинная волновая функция QM обычно асимметрична относительно топологически. подобные атомы, что приводит к асимметричным частичным зарядам.Однако если то же самое частичные заряды должны использоваться на различных конформерах (как и в случае с общими силовые поля с фиксированным зарядом) важно, чтобы эти заряды были симметризованы или же взаимопревращение формально вырожденных конформеров (например, 180 степень вращения карбоксилата) будет иметь невырожденный электростатический энергии. В общем, если частичные платежи будут применяться к большему количеству чем единственный конформер, используемый для их генерации, симметризация сильно рекомендуемые.

Еще одна важная проблема с зарядками AM1BCC заключается в том, что они сильно зависят от конформера. генерируются заряды, которые не подходят для других конформеров, что приводит к нежелательные возмущенные электростатические энергии для этих других конформеров.К Для решения этой проблемы мы настоятельно рекомендуем протокол выбора конформера ELF. описано ниже.

«Стандартный» AM1BCC включает оптимизацию и симметризацию.

OpenEye считает сборы AM1BCC лучшей моделью частичной оплаты доступен на данный момент. Для дальнейшего обсуждения, пожалуйста, смотрите работу Кристофер И. Бейли.

Выбор конформера ELF

Выбор конформера ELF — это метод выбора одного или нескольких конформеров, имеющих Электростатически наименее взаимодействующие функциональные группы (ELF) из большая база данных конформеров.Цель этого метода — разрешить важные проблемы с начислениями QM в целом, включая сборы AM1BCC. Дело в том, что сильные ближние внутримолекулярные поляризации специфичен для определенной конформации, например, с внутримолекулярной водородной связью или солевой мостик, обычно приводит к сильно возмущенным частичным зарядам атомов вовлеченный. Эти сборы могут сильно отличаться от тех, которые были найдены для других конформеры, которые не имеют этого внутримолекулярного полярного взаимодействия. Если такие частичные сборы применяются ко всем конформерам, некоторые из этих конформеров весьма вероятно, что они имеют неправильно сверхстабилизированные энергии сольватации.

Вторая проблема, связанная с этой проблемой, — точность или чувствительность электростатическая энергия, возникающая из-за зарядов, производных от QM. Под этим мы подразумеваем дисперсию в электростатических относительных энергиях между различными конформерами в зависимости от того, что конформер используется для зарядов, производных от QM. Представьте себе два разных набора Квантовые частичные заряды молекулы, каждый из которых исходит от конформер, имеющий различные сильные внутримолекулярные водородные связи. Каждый набор частичные сборы будут сильно нарушать частичные сборы для внутренних атомы с водородными связями, но они будут другими.Относительные энергии между конформерами будет различаться в зависимости от того, какой частичный набор заряда используется.

По этим причинам важно избегать генерирования частичных сборов, производных от QM, от конформер, имеющий электростатически сильно взаимодействующие функциональные группы. Это то, что делает выбор конформера ELF.

ELF должен начинаться с достаточного количества конформеров, чтобы он мог найти популяция конформеров, не имеющих сильно взаимодействующих функциональных групп. На первом этапе вычисляется кулоновская электростатическая энергия. для каждого конформера, использующего абсолютное значение MMFF94 частичные заряды (исходные отрицательные заряды заменяются на их абсолютные значения).Электростатические энергии с такими зарядами дестабилизируют все сильные полярные взаимодействия и, следовательно, самый низкий электростатический энергии соответствуют электростатически наименее взаимодействующим функциональным группы. 2% конформеров с наименьшей энергией выбираются как 2% популяции ELF. Мы обнаружили, что в среднем 10 различных конформеров из 2% популяции ELF достаточно для обеспечения хороший набор частичных зарядов, полученных из квантовой механики, даже для высокополярных и заряженные молекулы.

Янтарь ff94, ff96, ff99, ff99sb и ff99sbc0 Частичная зарядка

Частичные заряды, используемые силовым полем AmberFF94, основаны на подборе квантово-механические электростатические потенциалы (особенно).Они были разработаны для решения две ключевые проблемы с более ранними наборами заряда esp-fit: нереально высокие расходы на заряд центры и изменение атомных зарядов в зависимости от конформации. В то время как последний должна иметь основу в электронной структуре, численная нестабильность в Процесс подбора заряда был источником обеих этих патологий. AmberFF94 зарядка наборы используют ограниченный фитинг (RESP) для контроля числовой нестабильности и одновременная подгонка нескольких конформеров для получения зарядов, не зависящих от конформации которые ограничены отдельными остатками.Особое внимание было уделено убедитесь, что амиды основной цепи имеют постоянные заряды. Силовые поля янтаря ff94, ff96, ff99, ff99sb и ff99sbc0 используют один и тот же набор сборов RESP, они отличаются в остальном (в основном торсионным).

Связь

— Как вы объясните частичные заряды в молекулах, у которых есть диполь?

В какой-то момент электроны будут чаще находиться на конце фтора, поскольку он имеет более высокую электроотрицательность и, таким образом, делает конец водорода частично положительным. Как это работает?

Это распределение заряда на «поверхности» молекулы HF, оцененное программой molcalc.org:

В мысленном эксперименте, если вы поместите отрицательный заряд образца (в идеале с меньшим зарядом, чем элементарный заряд электрона, чтобы не влиять на распределение электронов) на поверхность молекулы, то почувствуете силу, обозначенную цветом в изображение (синий и голубой — привлекательные, красный и желтый — отталкивающие). Если вы отойдете достаточно далеко, заряд образца не будет иметь никакого взаимодействия, потому что молекула нейтральна. С другой стороны, если вы приблизитесь к любому ядру, заряд образца будет испытывать сильное притяжение (поэтому ядро ​​фтора не является отрицательным, даже если мы правильно приписываем атому фтора отрицательный частичный заряд).

Чтобы получить количественную оценку частичного заряда, вы должны разделить пространство на две части — ту, которая «принадлежит» фтору, и та, что «принадлежит» водороду. Затем вы можете просуммировать заряды электронов и сравнить их с зарядом ядра.

Если один электрон притягивается к концу фтора (тот, который является общим), разве это не просто возвращает водород в его нейтральное состояние (как элемент), а не частично положительный заряд?

Два электрона общие.Если вы начнете с атомов, электронная плотность от обоих атомов перемещается к центру связи (как ни странно, очень мало, и нарисовать палку для связи не очень реалистично, но отлично подходит для подсчета электронов).

Ваша идея состоит в том, что один электрон притягивается ко фтору. Это очень простая модель, но давайте немного ее рассмотрим. На этой картинке электрон, «происходящий из водорода», все еще участвует в связывании, поэтому мы не возвращаемся к атомам.

Что действительно происходит, так это то, что вместо того, чтобы быть сферически распределенными вокруг атомов, распределение электронов немного изменяется при образовании связи, причем связывающая орбиталь (в простейшей валентной связи или модели молекулярной орбитали) имеет электроны, занимающие пространство рядом с любым ядром, но не симметрично.Это приводит к разделению заряда.

Или общие электроны, включая неподеленные пары, будут вращаться вокруг оболочки другого ковалентно связанного элемента, так что через некоторое время на одном конце не останется электронов?

Я не понял этого сценария. Возможно, отредактируйте вопрос, чтобы уточнить, прежде чем он будет закрыт.

Влияние метода расчета частичного заряда на термодинамику адсорбции в металлоорганических каркасах

Электростатические взаимодействия вносят важный вклад в межатомную или межмолекулярную потенциальную энергию в любой системе, будь то гомогенная (объемная фаза) или гетерогенная (текучая среда и ограничивающий материал или несколько жидких фаз).Это особенно верно для гетерогенных систем, в которых гостевые молекулы имеют полярные моменты, такие как дипольный момент (например, вода), квадрупольный момент (например, двуокись углерода или двухатомный азот) или октупольный момент (например, метан). Правильный, но дорогостоящий в вычислительном отношении расчет электростатической потенциальной энергии требует квантово-механических расчетов. Такие методы ab initio могут быть включены в молекулярное моделирование для моделирования сложных систем, например, метод молекулярной динамики Кар-Парринелло, хотя и с высокими вычислительными затратами.Из соображений эффективности классическое молекулярное моделирование часто учитывает электростатические взаимодействия, приписывая частичные заряды каждому составляющему атому в жидкости и, если применимо, другим материалам в системе. Таким образом, электростатический вклад в потенциальную энергию равен кулоновской энергии каждой пары зарядов. Эти частичные заряды, конечно, являются артефактами, которые на самом деле не наблюдаются в реальной системе. Расчет и последующее присвоение атомам частичных зарядов зависит от выбранного метода расчета; было введено много методов.Для кристаллических материалов, таких как металлоорганические каркасы (MOF), частичные заряды часто вычисляются на основе расчетов ab initio по некоторому предписанному методу. Даже для конкретного MOF часто существует большая разница между зарядами, рассчитанными двумя методами. Это влияет на вычисленную потенциальную энергию моделируемой системы, которая определяет вероятности состояний. В конечном счете, равновесные термодинамические свойства системы жидкость-MOF зависят от схемы расчета частичного заряда.

В этом проекте мы используем несколько схем расчета частичного заряда для вычисления термодинамических свойств с помощью молекулярного моделирования Монте-Карло, чтобы обеспечить некоторую качественную оценку влияния схемы заряда на эти свойства. Системы, выбранные для этой оценки, представляют собой системы «гость-хозяин», содержащие адсорбат двуокиси углерода в кристаллическом адсорбенте MOF. Из-за большого разнообразия размеров, формы, прочности адсорбента и т. Д. MOF, адсорбционные свойства MOF широко изучались с помощью молекулярного моделирования, в котором частичные заряды приписываются атомам каркаса.Следовательно, ожидается, что показатели адсорбции, включая изотерму адсорбции и изостерическую энтальпию адсорбции, будут зависеть от выбранной схемы частичного заряда.

.