ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электрические свойства молекул. Дипольный момент из "Основные начала органической химии том 1" Для познания природы органических молекул много дали исследования их электрических свойств. Начало этим исследованиям положил Дебай еще в 1912 г. [c.744] Исследуя диэлектрические постоянные растворенных веществ при разных температурах, Дебай нашел, что диэлектрические постоянные некоторых веществ не изменяются при изменениях температуры, тогда как для других веществ в растворах и в газообразном состоянии они зависят от температуры. Изменение поляризации с температурой Дебай объяснил тем, что молекулы этих веществ электрически полярны и что поэтому в электрическом поле, кроме обычной поляризации (в результате деформации молекул), происходит также поляризация вследствие определенной ориентации молекул-диполей по отношению к силам электрического поля. Если вещество находится в газообразном или растворенном состоянии, эта ориентация молекул-диполей нарушается вследствие теплового движения молекул. Поэтому слагающая поляризации, зависящая от ориентации молекул-диполей, уменьшается с повышением температуры. [c.744] Приведенное уравнение дает возможность вычислить дипольные моменты на основании экспериментальных данных для веществ в газообразном состоянии и в виде растворов в неполярных растворителях (гексан, сероуглерод, бензол и пр.). [c.744] Полярность молекул, бесспорно, подтверждается опытами, показавшими отклонение путей молекул, движущихся в электрическом поле. [c.744] С точки зрения электронных представлений о природе химической связи полярность молекул объясняется следующим об-разом. [c.744] Таким образом, порядок величины дипольного момента определяется прор-.зведе-нием элементарного заряда (4,8-10 1 эл.-ст. ед.) иа длину, которая для межатомных расстояний в молекулах близка к 10 см. Поэтому удобно выражать величины дипольных моментов в так называемых единицах Дебая (О), равных 10 1 -10 =10 18 эл.-ст. ед.-см. [c.745] В случаях, когда в молекуле полярна лишь одна связь, величина дипольного момента определяет полярность этой связи в тех же случаях, когда в молекулах имеется несколько полярных связей, величина дипольного момента определяет лишь суммарную величину полярности молекулы. Поэтому величины дипольных моментов молекул, состоящих из двух атомов, представляют особый интерес. [c.745] Если электронная пара окончательно переходит в безоаз-дельное обладание одного из партнеров связи, вместо ковалентной связи возникает, как уже раньше отмечалось, ионная связь. [c.745] Для чисто ковалентной (гомеополярной) связи дипольный момент должен равняться нулю, а для чисто ионной связи он должен был бы измеряться произведением заряда электрона (4,8-10 эл.-ст. ед.) на сумму атомных радиусов /лобоих партнеров связи — элементов А и В. [c.745] Наличие дипольного момента у таких. молекул, как Н2О, НгЗ, объясняется тем, что связи у кислорода и серы расположены под углом по квантово-механическим соображениям этот угол должен быть равен 90°, однако он несколько искажается вследствие взаимного отталкивания заместителей. Поэтому у молекулы воды, например, угол НОН оказывается равным —105°. [c.746] Учитывая, что дипольные моменты, как величины направленные, должны подчиняться пра.вилу векториального сложения, мы можем по дипольному моменту воды, зная величину угла НОН, построить параллелограмм моментов, вносимых каждой связью О—Н, и найти их величину. Эта величина цон оказывается равной 1,511). [c.747] Молекула аммиака обладает значительным моментом. Для нее была доказана пирамидальная структура, причем плоский угол при вершине пирамиды, где находится ядро азота (угол ННН), составляет —107°. Расчет, аналогичный приведенному выше, дает для момента связи N—Н величину д,ын = 1,31 О. [c.747] Что касается органических соединений, то здесь оказалось, что не только для СН4 и СНз—СНз, но и вообше для всех предельных углеводородов дипольный момент равен нулю. [c.747] В табл. 31 сопоставлены дипольные моменты некоторых органических соединений, обладающих функциональными заместителями. Из данных табл. 31 можно сделать вывод, что величина дипольного момента у производных предельных углеводородов определяется в основном функциональной группой, оставаясь практически почти постоянной (или слабо возрастая) в пределах гомологического ряда (небольшие отклойения наблюдаются лишь у первых членов ряда). [c.747] В ряду спиртов Н—О—Н такая симметризация, очевидно, не может быть достигнута ни при каком радикале К, чем и объясняется сравнительное постоянство дипольного момента в этом ряду ( л г1,7й). В молекуле окиси этилена уменьшение валентного угла у кислорода (этот угол стремится стать близким к 60°) обусловливает увеличение дипольного момента, даже по сравнению с водой, до величины 1,88 0. [c.748] Линейные симметричные молекулы, вроде 0 = С = 0, имеют л = 0 благодаря взаимной компенсации противоположно направленных сильных диполей связи С—О (цсо 2,5 )). Аналогичная компенсация диполей происходит, например, в случае ди-хлорзамещенных производных этилена..В то время как у 1,1-ди-хлорэтилена ц=1,7 О и у чыс-1,2-дихлорэтилена 11==2,5 ). у гране-1,2-дихлорэтилена, имеющего центр симметрии,, и = 0. [c.748] Для ряда кетонов дипольный. момент составляет величину 2,5—2,7 0 (для СНз—СО—СНз х. = 2,7Ю). Для ацетальдегида 1 = 2,72 0. Тример ацетальдегида, циклический паральдегид, В соответствии с большой симметрией, обладает дипольным моментом, равным только 1,92 О. [c.748] Для молекул этого типа возможно свобо дное, хотя и несколько ограниченное (см. стр. 89) вращение вокруг оси С—С очевидно, что при таком вращении дипольный момент, например, у С1—СН2—СНа—С1 должен изменяться от некоторого максимального значения (при расположении атомов хлора Друг над другом как бы в цыс-положении, т. е. в заслоненной конформации) до нуля (при транс-лоложвнии атомов хлора, т. е. в заторможенной конформации). [c.749] Вернуться к основной статье