Дипольный момент воды — Справочник химика 21
Дипольный момент воды равен 1,84 D. Чему равна длина диполя у полярной молекулы Н3О [c.35]У дипольных молекул ориентационные силы сравнимы с дисперсионными. Относительная роль дисперсионных сил определяется обычно числом электронов. Так, во взаимодействии молекул воды дисперсионные силы почти не играют роли. При отсутствии дипольного момента вода имела бы температуру кипения, близкую к температуре кипения кислорода, В метиловом спирте роль дисперсионных сил увеличивается, а в этиловом дисперсионный эффект сравним с ориентационным. Так как дипольный момент у всех этих молекул одинаков, то рассматриваемое явление обязано увеличению молекулярной массы. [c.492]
Дипольный момент этилового спирта (ц = 1,7) близок к дипольному моменту воды. Молекулы спирта также взаимодействуют между собой и образуют ассоциированные молекулы [c.138]
Ориентация диполей воды вокруг иона сопровождается дальнейшим изменением энергии. Экзотермический эффект является только главным эффектом кроме него происходят и другие эффекты. Одним из эффектов является поляризация молекулы воды вокруг иона под влиянием электрического заряда изменяется дипольный момент воды. Чем больше заряд иона, тем больше это изменение. [c.176]
Из дипольного момента воды можно также рассчитать дипольный момент группы ОИ в воде, который оказывается равным 1,54D. [c.536]
Дипольный момент воды равен 1,84 D. Чему равна длина диполя [c.56]
Катионы шелочных и щелочноземельных металлов координируют (связывают) молекулы воды в гидраты преимущественно посредством электростатического ион-дипольного взаимодействия. Последнее зависит от заряда и радиуса катиона, его массы и магнитного момента, дипольного момента воды, поляризации иона и воды и от кинетических параметров (импульс, момент количества движения и др.). Между катионами переходных металлов и молекулами воды возникает, благодаря наличию вакантных атомных орбиталей у катионов и неподеленных пар электронов молекулы воды, донорно-акцепторная связь. Часто электростатический и донорно-акцепторный вид связи в гидрате катиона проявляется совместно.
Дипольный момент воды равен 1,84-10 ед. СГСЭ. Выразить это значение в Кл-м.
Как же объяснить этот факт В приведенном выше рассмотрении не учитывалась неподеленная пара электронов. В NFз (как и в ЫНз) эта пара занимает 5р -орбиталь и ее вклад в дипольный момент должен иметь противоположное направление по сравнению с суммарным моментом связей азот — фтор (рис. 1.10) эти моменты противоположного знака, очевидно, имеют примерно одну и ту же величину, и в результате наблюдается небольшой дипольный момент, направление которого неизвестно. В аммиаке дипольный момент, вероятно, определяется в основном этой свободной электронной парой, причем он увеличен за счет суммы моментов связей. Аналогичным образом неподеленные пары электронов должны давать вклад в дипольные моменты воды и, конечно, любых других молекул, в которых они имеются.
Силы ионного взаимодействия относятся к числу наиболее эффективных. Эти силы проявляются при хроматографировании на сильнокислотных или сильноосновных сорбентах или ионооб-менниках. Этот тип взаимодействия имеет место при хроматографировании соединений в форме анионов (например, при хроматографировании органических кислот на щелочной окиси алюминия) или катионов (например, при хроматографировании органических оснований на силикагеле, который обычно имеет кислотный характер). Для уменьшения воздействия ионных сил следует применять системы растворителей с высокой диэлектрической проницаемостью и большим дипольным моментом (вода, полярные органические растворители), молекулы которых способны экранировать ионы, снизить заряд и тем самым обеспечить подвижность ионов. Недостаток этих систем состоит в том, что они обладают высокой хроматографической активностью и не позволяют хорошо разделить вещества, отличающиеся друг от друга менее полярными группами в молекуле. Поэтому в большинстве случаев применяют такие сорбенты и системы растворителей, в которых образование ионов подавляется.
Дипольный момент воды по табл. 1-9 равен х = , ЪАО. В молекуле связи О—Н образуют угол 105° (табл. 1-5). Вычислим теперь дипол
Диполь — вода — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3
Диполь — вода
Cтраница 3
Механизм диссоциации кислот представлен на рис. 57: вокруг полярных молекул ориентируются диполи воды и в результате диполь-дипольного взаимодействия полярные молекулы превращаются в ионные, а последние — в гидратированные ионы. [31]
Механизм диссоциации кислот представлен на рис. 47: вокруг полярных молекул ориентируются диполи воды и в результате диполь-дипольного взаимодействия полярные молекулы превращаются в ионные, а последние — в гидратированные ионы. [32]
Механизм диссоциации кислот представлен на рис. 26: вокруг полярных молекул ориентируются диполи воды
Механизм диссоциации кислот представлен на рис. 5.6: вокруг полярных молекул ориентируются диполи воды и в результате взаимодействия полярные молекулы превращаются в ионные, а последние — — в гидратированные ионы. [34]
Экспериментально установлено, что в нефтяной эмульсии, помещенной в электрическое поле, диполи воды ориентируются вдоль его силовых линий. Это приводит к резкому увеличению электропроводности эмульсий. [35]
Если в водном растворе имеются ионы какого-нибудь электролита, то вокруг них ориентируются диполи воды, так как ион является носителем электрического заряда. В электрическом поле катиона диполи воды располагаются к поверхности иона своим отрицательным концом, в поле аниона — концом положительным. Это связывание воды ионами получило название электростатической гидратации и легко подтверждается экспериментально. Используя рентгенографический метод, можно точно определить радиусы того или иного иона. [37]
Действие гальванопар FeS-Fe позволяет создать более концентрированную атмосферу протонов вокруг двойного слоя железо — диполи воды. Отрицательный заряд возрастает и большее количество Н притягивается к поверхности железа. [39]
Пожалуй, наилучшим примером молекул, взаимодействующих таким образом, могут служить гидраты ксенона, в которых
Mg, Fe2, Ce3, F -), обладающими достаточно сильным электрическим полем, способным ориентировать диполи воды, находящиеся на периферии ( на поверхности) этих ионов, в направлении силовых линий. [41]
Когда, например, в водной среде оказывается кристалл соли ( например, хлорида натрия), то диполи воды немедленно притягиваются к ионам, находящимся на поверхности кристалла; энергия взаимодействия иона и диполей воды настолько велика, что ионы покидают свои места в кристаллической решетке и уходят в водную среду, окруженные оболочками из молекул воды. Велики ли эти водяные шубы. У различных ионов они неодинаковы. Чем меньше размер иона и больше его заряд, тем прочнее удерживаются диполи воды в гидратной оболочке — шубе иона, вполне прочно удерживаются лишь 4 — 6 молекул воды. [42]
Для одновалентных ионов мы в дальнейших рассуждениях делаем допущение, что практически вся химическая теплота сольватации связана с взаимодействием ион — диполи воды в этом первом слое. [43]
Мы приняли для е значение между е, и п2, поскольку колебания поля, обусловленные туннельными переходами, происходят быстро, и
ПРИ адсорбции анилина из водных растворов составляет 5 83 кдж / молъ, а при адсорбции ге-амино-бензойной кислоты — 7 кдж / молъ, поскольку при ионизации я-аминобензойной кислоты диполи воды ориентируются как в поле С00 — — групп, так и в поле NHs — групп биполярных ионов. Введение в ароматическое ядро производных бензола, которые являются слабыми электролитами, гидрофильных полярных функ-ционных групп, образующих Н — связи с водой в растворе, вызывает по той же причине резкое уменьшение разности & Fa адсорбции двух органических ионов, различающихся этой группой. [45]
Страницы: 1 2 3 4 5
Диполь — вода — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4
Диполь — вода
Cтраница 4
Неорганическое вещество ( твердая соль или ее концентрированный раствор), поступая в водный раствор газа, ионизируется, образуя ионы с положительным и отрицательным зарядами, которые притягивают к себе диполи воды, окружая при этом ионы. Молекулярная структура раствора при высоких концентрациях соли, постепенно приближается к структуре кристаллогидрата соли. Взаимодействие между диполями воды и ионами ингибитора носит электростатический характер, обладая при этом более сильным взаимодействием между молекулами газа и воды. Существующая при этом квазикристаллическая структура воды нарушается, и растворимость газа падает. Данное явление называется высаливанием и проявляется, когда полярности компонентов раствора отличаются. [46]
Так как диэлектрическая постоянная твердых частиц сильно отличается от диэлектрической постоянной воды, то при соприкосновении частиц грунта с водой возникает электрическое поле с избыточной энергией на поверхности частиц грунта и диполи воды притягиваются к поверхности минеральных частиц. [47]
При достижении критического солесодержания котловой воды на поверхности паровых пузырьков образуются проточные квазитвердые пленки, в создании которых участвуют коллоидные частицы определенной степени дисперсности ( окислы железа, соли жесткости), ионы солей и диполи воды. Эти пленки не позволяют пузырькам сливаться, в результате чего эмульсия состоит из большого количества мелких медленно всплывающих пузырьков, что и приводит к увеличению набухания уровня и образованию пены. Кроме того, увеличение давления внутри пузырьков, обусловленное уменьшением их диаметра, наряду с общим увеличением поверхности раздела фаз приводит к уменьшению размера капель влага, выбрасываемой в паровое пространство барабана, и общему увеличению ее количества. [48]
Согласно Б о р н у, чем меньше диаметр свободного иона, тем он сильнее гидратирован и следовательно тем больше диаметр гидратированного иона, так как электрическое поле сосредоточено в меньшем объеме и сильнее при-тйгивает диполи воды. [49]
При погружении куска металла в воду, в раствор должны переходить преимущественно ионы металла, так как они подвергаются не только кинетическому воздействию ударяющих о поверхность металла молекул воды, но и гидратации, которая облегчается как наличием положительного заряда, так и тем, что ориентированные по отношению к этому заряду диполи воды могут подойти к нему значительно ближе, чем к незаряженному атому. [51]
В случае использования водорастворимых КПАВ при насыщении двух обратноориентированных слоев ПАВ на электрохимических флокулах они смачиваются водой. Диполи воды ориентируются нормально к поверхности флокул, поэтому плотность воды в пленке повышена и структурная составляющая расклинивающего давления Па положительна. В результате этого, даже в случае резкого утончения водных прослоек, они все равно препятствуют слипанию пленочных флокул. [52]
Молекулы воды, ориентированные вокруг заряженной глинистой частицы, образуют пленку адсорбционно связанной водой, которая находится в ином физическом состоянии, чем капель-но-жидкая. Диполи воды, соприкасающиеся с поверхностью кристаллов, взаимодействуют с электрическими зарядами на этой поверхности и располагаются в определенном порядке, приближающемся к порядку расположения кислородных атомов на поверхности, вследствие чего структура слоя воды становится близкой к структуре данного кристалла. Толщина такого слоя ( нежидкой воды) изменяется от 1 до 10 нм и составляет от 4 до 40 молекулярных слоев. Пленка нежидкой воды, входящей в диффузный слой, обладает свойствами псевдотвердого тела. Она не способна увеличивать текучесть шлама и создает дополнительное сопротивление. [54]
Ионы кристалла взаимодействуют с дипольными молекулами воды: к ионам натрия молекулы воды притягиваются своими отрицательными полюсами, а к ионам хлора-положительными. Постепенно диполи воды проникают между ионами Na и СГ. В результате образуются свободные гидрати-рованные ионы натрия и хлора, которые и обеспечивают электропроводность водного раствора NaCl и другие свойства, характерные для жидкого электролита. [56]
Другая родственная адсорбции область поверхностных явлений была исследована акад. При адсорбции диполи воды в поверхностном слое ориентированы так, что кислород обращен в сторону газообразной фазы, а водород-в сторону соли. [57]
При высокочастотной сушке паковки помещаются в пространство между двумя электродами. Расположенные вначале хаотично диполи воды под действием токов высокой частоты ориентируются в пространстве в соответствии с электрическим полем, располагаясь перпендикулярно к электродам. Вследствие возникающего при этом трения нагревается материал, причем степень нагрева в данном случае зависит от диэлектрических характеристик волокна. [59]
Легче всего диссоциируют вещества с ионной связью. При их растворении диполи воды ориентируются вокруг положительного и отрицательного ионов. Между ионами и диполями воды возникают силы взаимного притяжения. В результате связь между ионами ослабевает, происходит переход ионов иа кристалла раствор. [60]
Страницы: 1 2 3 4 5
ДИПОЛЬ — это… Что такое ДИПОЛЬ?
ДИПОЛЬ — (от греч. di приставка, означающая дважды, двойной, и polos полюс) электрический, совокупность двух равных по абс. величине разноимённых точечных зарядов (+е, е), находящихся на нек ром расстоянии l друг от друга. Осн. хар кой электрич. Д. явл.… … Физическая энциклопедия
ДИПОЛЬ — (от ди… и греч. polos полюс) 1) электрический диполь совокупность двух точечных электрических зарядов, равных по величине и противоположных по знаку, находящихся на некотором расстоянии друг от друга;2) магнитный диполь совокупность двух равных … Большой Энциклопедический словарь
диполь — антенна Словарь русских синонимов. диполь сущ., кол во синонимов: 1 • антенна (17) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
диполь — я, м. dipôle < di(s) + polos полюс. 1. физ. Совокупность двух равных по ведичине электрических зарядов, расположенных на некотором расстонии друг от друга. Крысин 1998. 2. техн. Один из типов антенн для коротких волн. Крысин 1998. Антенна… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
диполь — Совокупность двух частиц, находящихся одна от другой на расстоянии, много большем размера частиц и много меньшем расстояния от частиц до точек наблюдения, и обладающих электрическими зарядами, равными по абсолютному значению, но противоположными… … Справочник технического переводчика
Диполь — (от греческого di приставка, означающая дважды, двойной, polos полюс) гидродинамический точечная особенность в поле безвихревого течения идеальной несжимаемой жидкости, которая представляет собой предельное состояние источников и стоков равной… … Энциклопедия техники
ДИПОЛЬ — антенна, представляющая собой короткий горизонтальный или вертикальный провод, в середине к рого подводится энергия от радиопередатчика или отбирается энергия для радиоприемника. Д. применяется при работе на коротких и ультракоротких волнах и… … Технический железнодорожный словарь
ДИПОЛЬ — система двух разноименных равных по величине зарядов (электрических или магнитных), находящихся в непосредственной близости друг от друга. Д. характеризуется своим моментом, представляющим собой вектор, направленный от отрицательного заряда к… … Геологическая энциклопедия
диполь — dipole Dipol – 1) Двополюсник. Розрізняють Д. електричний і магнітний. Електричний Д. – сукупність двох рівних за абсолютною величиною різнойменних зарядів, які знаходяться на певній відстані один від одного. Характеристикою Д. електричного є… … Гірничий енциклопедичний словник
диполь — – электронейтральная частица, в которой центры частично отрицательного и частично положительного зарядов не совпадают в пространстве. Общая химия : учебник / А. В. Жолнин [1] … Химические термины
Диполь — вода — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3
Диполь — вода
Cтраница 3
Механизм диссоциации кислот представлен на рис. 57: вокруг полярных молекул ориентируются диполи воды и в результате диполь-дипольного взаимодействия полярные молекулы превращаются в ионные, а последние — в гидратированные ионы. [31]
Механизм диссоциации кислот представлен на рис. 47: вокруг полярных молекул ориентируются диполи воды и в результате диполь-дипольного взаимодействия полярные молекулы превращаются в ионные, а последние — в гидратированные ионы. [32]
Механизм диссоциации кислот представлен на рис. 26: вокруг полярных молекул ориентируются диполи воды и в результате взаимодействия полярные молекулы превращаются в ионные, а последние — — в гидратированные ионы ( стр. [33]
Механизм диссоциации кислот представлен на рис. 5.6: вокруг полярных молекул ориентируются диполи воды и в результате взаимодействия полярные молекулы превращаются в ионные, а последние — — в гидратированные ионы. [34]
Экспериментально установлено, что в нефтяной эмульсии, помещенной в электрическое поле, диполи воды ориентируются вдоль его силовых линий. Это приводит к резкому увеличению электропроводности эмульсий. [35]
Среди комплексных соединений различают: 1) аквакомплексы, у которых лигандами являются диполи воды [ А1 ( Н2О) б ] С1з, [ Со ( Н2О) б ] С12 и др.; 2 ацидокомплексы с анионами в качестве лиган-дов K2 [ PtCl6 ], Na2 [ SiFe ] и др.; 3) полигалоген иды, у которых комплек-сообразователем служит ион галогена, а лигандами — молекулы галогенов, например К [ 1 ( 1г) ] — трииодид калил. [36]
Если в водном растворе имеются ионы какого-нибудь электролита, то вокруг них ориентируются диполи воды, так как ион является носителем электрического заряда. В электрическом поле катиона диполи воды располагаются к поверхности иона своим отрицательным концом, в поле аниона — концом положительным. Это связывание воды ионами получило название электростатической гидратации и легко подтверждается экспериментально. Используя рентгенографический метод, можно точно определить радиусы того или иного иона. [37]
Действие гальванопар FeS-Fe позволяет создать более концентрированную атмосферу протонов вокруг двойного слоя железо — диполи воды. Отрицательный заряд возрастает и большее количество Н притягивается к поверхности железа. [39]
Пожалуй, наилучшим примером молекул, взаимодействующих таким образом, могут служить гидраты ксенона, в которых диполь воды индуцирует диполь в первоначально сферически симметричном, но очень легко поляризуемом атоме ксенона. [40]
Mg, Fe2, Ce3, F -), обладающими достаточно сильным электрическим полем, способным ориентировать диполи воды, находящиеся на периферии ( на поверхности) этих ионов, в направлении силовых линий. [41]
Когда, например, в водной среде оказывается кристалл соли ( например, хлорида натрия), то диполи воды немедленно притягиваются к ионам, находящимся на поверхности кристалла; энергия взаимодействия иона и диполей воды настолько велика, что ионы покидают свои места в кристаллической решетке и уходят в водную среду, окруженные оболочками из молекул воды. Велики ли эти водяные шубы. У различных ионов они неодинаковы. Чем меньше размер иона и больше его заряд, тем прочнее удерживаются диполи воды в гидратной оболочке — шубе иона, вполне прочно удерживаются лишь 4 — 6 молекул воды. [42]
Для одновалентных ионов мы в дальнейших рассуждениях делаем допущение, что практически вся химическая теплота сольватации связана с взаимодействием ион — диполи воды в этом первом слое. [43]
Мы приняли для е значение между е, и п2, поскольку колебания поля, обусловленные туннельными переходами, происходят быстро, и диполи воды не успевают на них реагировать. Зависимость между е и vo обсуждается в следующем разделе. [44]
ПРИ адсорбции анилина из водных растворов составляет 5 83 кдж / молъ, а при адсорбции ге-амино-бензойной кислоты — 7 кдж / молъ, поскольку при ионизации я-аминобензойной кислоты диполи воды ориентируются как в поле С00 — — групп, так и в поле NHs — групп биполярных ионов. Введение в ароматическое ядро производных бензола, которые являются слабыми электролитами, гидрофильных полярных функ-ционных групп, образующих Н — связи с водой в растворе, вызывает по той же причине резкое уменьшение разности & Fa адсорбции двух органических ионов, различающихся этой группой. [45]
Страницы: 1 2 3 4 5
Kvant. Электрический диполь — PhysBook
Варламов А.А. Электрический диполь и его электрический момент //Квант. — 1985. — № 11. — С. 21-23.
По специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала «Квант»
В большинстве своем нас окружают электрически нейтральные тела. Однако утверждать, что они не принимают никакого участия в электрических взаимодействиях, было бы неправильно. Достаточно вспомнить, например, что два заряда, помещенные в какой-нибудь диэлектрик, взаимодействуют слабее, чем в вакууме. Причиной тому — молекулы диэлектрика. Хотя диэлектрик состоит из нейтральных молекул, они способны создать собственное электрическое поле, которое и ослабляет электрическое взаимодействие зарядов.
Рассмотрим простейший пример электрически нейтральной системы — электрический диполь. Так называют совокупность двух равных по модулю, но противоположных по знаку точечных электрических зарядов ±q, находящихся на некотором расстоянии l друг от друга (рис. 1).
Рис. 1
Поле диполя
Электрическое поле диполя можно найти в любой интересующей нас точке, опираясь на принцип суперпозиции («Физика 9», § 42). Сделаем это, например, для точки А (рис. 2).
Рис. 2
Напряженность поля в этой точке равна векторной сумме напряженностей, создаваемых точечными зарядами +q и —q:
\(~\vec E = \vec E_+ + \vec E_-\) ,или
\(~E = E_+ — E_- = \frac{kq}{\left(r — \frac{l}{2} \right)^2} — \frac{kq}{\left(r + \frac{l}{2} \right)^2} = \frac{2kqlr}{\left(r^2 — \frac{l^2}{4} \right)^2}\) .где r — расстояние от середины диполя до точки А.
На больших расстояниях, когда r >> l получаем
\(~E = \frac{2kql}{r^3} = p \cdot \frac{2k}{r^3}\) ,где р = ql называется электрическим моментом диполя. Говоря точнее, ql — это модуль дипольного электрического момента \(~\vec p\), а направлен этот вектор от отрицательного заряда к положительному. Электрический момент — основная характеристика диполя. В данном случае он определяет электрическое поле диполя на больших расстояниях от него.
Как видно из последнего выражения, вдали от диполя напряженность поля убывает с расстоянием как \(~\frac{1}{r^3}\), то есть быстрее, чем поле точечного заряда (пропорциональное \(~\frac{1}{r^2}\)). Это справедливо не только для точек, которые лежат на линии, проходящей через заряды +q и —q, но и для любых других точек, достаточно удаленных от диполя.
Диполь в электрическом поле
Посмотрим, как ведет себя диполь, попав во внешнее электрическое поле. Сначала — в однородное поле с напряженностью \(~\vec E\) (рис. 3).
Рис. 3
На заряды диполя действуют равные по модулю, но противоположные по направлению силы \(~+q \vec E\) и \(~-q \vec E\), которые стремятся развернуть диполь. Относительно оси, проходящей через центр диполя (точку О) и перпендикулярной плоскости чертежа, каждая сила создает вращающий момент, равный произведению модуля силы на соответствующее плечо (см. рис. 3)\[~qE \cdot \frac{l}{2} \sin \alpha\].
Суммарный вращающий момент будет равен
\(~M = 2 qE \cdot \frac{l}{2} \sin \alpha = qlE \sin \alpha = p \cdot E \sin \alpha\) .Таким образом, при заданных значениях Е и α вращающий момент М определяется величиной дипольного момента р.
Под действием вращающего момента диполь будет поворачиваться, пока не займет положение, изображенное на рисунке 3 штриховой линией. В этом положении равны нулю как сумма сил, так и сумма моментов сил, действующих на диполь. Это означает, что диполь находится в равновесии. При этом вектор электрического момента диполя сонаправлен с вектором напряженности поля.
Следовательно, в однородном внешнем электрическом поле диполь поворачивается и располагается так, чтобы его дипольный момент был ориентирован по полю. Заметим, что такое положение является положением его устойчивого равновесия.
Пусть теперь диполь находится в неоднородном внешнем поле. Разумеется, и здесь возникает вращающий момент, разворачивающий диполь вдоль поля (рис. 4). Но в этом случае на заряды действуют неодинаковые но модулю силы, равнодействующая которых отлична от нуля. Поэтому диполь будет еще и перемещаться поступательно, втягиваясь в область более сильного поля (убедитесь в этом самостоятельно).
Рис. 4
Диполи в природе
Молекулы многих веществ похожи на электрические диполи — равные по модулю положительные и отрицательные заряды в них разделены в пространстве. Примерами таких дипольных молекул могут служить, скажем, молекулы соляной кислоты НСl, состоящие из положительных ионов водорода (Н+) и отрицательных ионов хлора (Сl—). Молекулы самого распространенного на земле вещества — воды Н2О состоят из двух положительных ионов водорода и одного отрицательного иона кислорода (рис. 5). Хотя это системы не двух, а трех зарядов, но ведут себя они как электрические диполи — центр положительного заряда находится на некотором расстоянии от центра отрицательного заряда, а суммарный положительный заряд равен но модулю суммарному отрицательному заряду.
Рис. 5
Есть также вещества, у которых молекулы в обычных условиях диполями не являются, поскольку центры положительных и отрицательных зарядов в них совпадают. Но во внешнем электрическом поле заряды противоположных знаков несколько смещаются относительно друг друга и молекулы становятся электрическими диполями.
Заметим, что именно благодаря существованию диполей происходит такое важное физическое явление, как поляризация диэлектриков («Физика 9», § 47). Интересно, что весь поляризованный диэлектрик ведет себя подобно диполю. Движение такого «диполя» в неоднородном электрическом поле было исторически первым замеченным людьми электрическим явлением (вспомните притяжение наэлектризованным телом легких предметов).
Читать онлайн Химия 8 9 класс страница 38
Электронное строение молекулы воды (рис. 10.4 а) нами было подробно изучено ранее (см. § 7.10).
Из-за полярности связей О–Н и уголковой формы молекула воды представляет собой электрический диполь.
Электрический диполь – частица (или тело), несущая равные по модулю положительный и отрицательный заряды, не совпадающие в пространстве. |
Для характеристики полярности электрического диполя используется физическая величина, называемая «электрический момент электрического диполя» или просто «дипольный момент».
Электрический момент электрического диполя (дипольный момент) – произведение положительного заряда диполя на вектор расстояния между заряженными концами диполя. |
В химии дипольный момент измеряют в дебаях: 1 Д = 3,3410 Клм
Полярная молекула – молекула, являющаяся электрическим диполем. |
В молекуле воды – две полярные ковалентные связи, то есть два электрических диполя, каждый из которых обладает своим дипольным моментом (и ). Общий дипольный момент молекулы равен векторной сумме этих двух моментов (рис. 10.5):
(Н2О) = ,
где q1 и q2 – частичные заряды (Δ+) на атомах водорода, а и – межатомные расстояния О – Н в молекуле. Так как q1 = q2 = q, а , то
Экспериментально определенные дипольные моменты молекулы воды и некоторых других молекул приведены в таблице.
Таблица 30. Дипольные моменты некоторых полярных молекул
Молекула | р, Д | Молекула | р, Д | Молекула | р, Д |
Н2О | 1,86 | HF | 1,91 | SO2 | 1,67 |
h3S | 0,93 | HCl | 1,08 | Nh4 | 1,46 |
h3Se | 0,24 | HBr | 0,79 | O3 | 0,53 |
Зная дипольные моменты, можно рассчитать частичные заряды на атомах. Так частичный заряд на атоме водорода равен 0,33 е, а частичный заряд на атоме кислорода равен –0,66 е.
Учитывая дипольный характер молекулы воды, ее часто схематически изображают следующим образом:
Чистая вода – бесцветная жидкость без вкуса и запаха. Некоторые основные физические характеристики воды приведены в таблице.
Таблица 31. Некоторые физические характеристики воды
Физические величины | Значения |
Молярная масса | 18 г/моль |
Молярный объем при 4 °С | 18 мл |
Температура плавления | 0 ° С |
Температура кипения | 100 ° С |
Молярная теплота плавления | 6,01 кДж/моль |
Молярная теплота парообразования | 40,7 кДж/моль |
Плотность при 4 °С | 1 г/мл |
Большие значения молярных теплот плавления и парообразования (на порядок больше, чем у водорода и кислорода) свидетельствуют о том, что молекулы воды, как в твердом, так и в жидком веществе, довольно прочно связаны между собой. Эти связи называют «водородными связями».
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДИПОЛЬ, ДИПОЛЬНЫЙ МОМЕНТ, ПОЛЯРНОСТЬ СВЯЗИ, ПОЛЯРНОСТЬ МОЛЕКУЛЫ.
Сколько валентных электронов атома кислорода принимает участие в образовании связей в молекуле воды?
2.При перекрывании каких орбиталей образуются связи между водородом и кислородом в молекуле воды?
3.Составьте схему образования связей в молекуле пероксида водорода h3O2. Что вы можете сказать о пространственном строении этой молекулы?
4.Межатомные расстояния в молекулах HF, HCl и HBr равны, соответственно, 0,92; 1,28 и 1,41. Используя таблицу дипольных моментов, рассчитайте и сравните между собой частичные заряды на атомах водорода в этих молекулах.
5.Межатомные расстояния S – H в молекуле сероводорода равны 1,34 , а угол между связями 92°. Определите значения частичных зарядов на атомах серы и водорода. Что вы можете сказать о гибридизации валентных орбиталей атома серы?
10.4. Водородная связь
Как вы уже знаете, из-за существенной разницы в электроотрицательности водорода и кислорода (2,10 и 3,50) у атома водорода в молекуле воды возникает большой положительный частичный заряд (qч = 0,33 е), а у атома кислорода – еще больший отрицательный частичный заряд (qч = –0,66 е). Вспомним также, что у атома кислорода есть две неподеленные пары электронов на sp-гибридных АО. Атом водорода одной молекулы воды притягивается к атому кислорода другой молекулы, и, кроме того, полупустая 1s-АО атома водорода частично акцептирует пару электронов атома кислорода. В результате этих взаимодействий между молекулами возникает особый вид межмолекулярных связей –водородная связь.
В случае воды образование водородной связи может быть схематически представлено следующим образом:
В последней структурной формуле тремя точками (пунктирный штрих, а не электроны!) показана водородная связь.
Водородная связь – межмолекулярная связь, образованная за счет частичного акцептирования неподеленной пары электронов атома не связанным с ним химической связью атомом водорода. |
Водородная связь существует не только между молекулами воды. Она образуется, если соблюдаются два условия:
1) в молекуле есть сильно полярная связь Н–Э (Э – символ атома достаточно электроотрицательного элемента),
2) в молекуле есть атом Э с большим отрицательным частичным зарядом и неподеленной парой электронов.
В качестве элемента Э может быть фтор, кислород и азот. Существенно слабее водородные связи, если Э – хлор или сера.
Примеры веществ с водородной связью между молекулами: фтороводород, твердый или жидкий аммиак, этиловый спирт и многие другие.
