ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электрические свойства молекул. Дипольный момент из "Основные начала органической химии Том 1 Издание 6" Для познания природы органических молекул много дали исследования их электрических свойств (стр. 89). Начало этим исследованиям положил Дебай еще в 1912 г. [c.646] 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 мо.текул), имеет место 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, почему слагающая поляризации, зависящая от ориентации молекул-диполей, уменьшается с повышением температуры. [c.646] Вышеприведенное 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.647] Полярность молекул бесспорно подтверждается опытами, показавшими отк.по-нение путей молекул, движущихся в электрическом поле. [c.647] Дипольный момент всегда есть некоторое произведение элементарного заряда (4,0= iO зл.-ст. сд.) на длину (велР1чины порядка междуатомных рассюяний в молекулах, т. е. порядка 10 см). Поэтому удобно выражать величины дипольных моментов в так называемых единицах Дебая D), равных 10 0- 0 = = 10 эл.-ст. ед. [c.647] С ТОЧКИ зрения электронных представлений о природе химической связи полярность молекул объясняется следующим образом. [c.647] Есл[и электронная пара окончательно переходит в безраздельное обладание одного из партнеров связи, вместо ковалентной связи возникает, как уже раньше отмечалось, ионная связь. [c.648] 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 гл + Гз обоих партнеров связи — элементов А и В. [c.648] 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. Благодаря этому у молекулы воды, например, угол Н—О—Н оказывается равным 105°. [c.649] Молекула аммиака обладает, как оказывается, значительным моментом. Для нее была доказана пирамидальная структура, причем плоский угол при вершине пирамиды, где находится ядро азота (угол Н—N—Н), составляет около 107°. Расчет, аналогичный приведенному выше, дает для момента связи N—Н величину, и д=1,31 О. [c.649] 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.649] В табл. 30 сопоставлены дипольные моменты некоторых органических соединений, обладающих функциональными заместителями. [c.649] Из данных табл. 30 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 отклонения имеют место лишь у первых членов ряда). [c.649] Приводит к заключению, что угол между валентностями кислорода у воды, составляющий около 105°, все более и более деформируется в сторону увеличения в ряду простых эфиров, стремящихся, очевидно, приобрести конфигурацию, напоминающую конфигурацию парафинов. [c.650] В ряду спиртов R—О—Н такая симметризация, очевидно, не может быть достигнута ни при каком радикале R, чем и объясняется сравнительное постоянство дипольного момента в этом ряду (, 1,7 D). 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 D. [c.650] Линейные симметричные молекулы, вроде 0=С=0, имеют, и = О благодаря взаимной компенсации противоположно направленных сильных диполей связи С=0 (, -оо 2,5/)). Аналогичная компенсация диполей имеет место, например, в случае дихлорзаме-щенных производных этилена. В то время как у 1,1-дихлорэтилена V- — , 1 В и у г ис-1,2-дихлорэтилена = 2,5D, у гране-1,2-дихлор-этилена, имеющего центр симметрии, = 0. [c.651] Для ряда кетонов дипольный момент составляет величину 2,5—2,7 0 (для СНз—СО—СНз, ч = 2,71Д). Для ацетальдегида ==2,72 0. Тример ацетальдегида, циклический паральдегид, в соответствии С больщей симметрией, обладает дипольным моментом, равным только 1,92 0. [c.651] Для молекул этого типа возможно свободное вращение вокруг оси С—С очевидно, что при таком вращении дипольный момент, например у С1—СНг—СНг—С1, должен изменяться от некоторого максимального значения (при расположении атомов хлора друг над другом как бы в г ыс-положении) до нуля (при гране-положении атомов хлора). [c.652] Средний результирующий момент для дихлорэтана по расчету должен бы быть равен 2,4 О. На самом деле он много меньше, что свидетельствует о преобладании гране-конфигурации. При повышении температуры, благодаря увеличению вращательной энергии у молекулы, вероятность возникновения менее устойчивых, менее симметричных конфигураций становится больше, поэтому с повышением температуры у таких замещенных этанов дипольный момент увеличивается. [c.652] Вернуться к основной статье