Дидактический проект подготовки рабочего по специальности: "Электромонтер оперативно выездной бригады "
Представим себе, что можно найти "центры тяжести" отрицательных и положительных частей молекулы. Тогда условно все вещества можно разбить на две группы. Одну группу составляют те, в молекулах которых оба "центра тяжести" совпадают. Такие молекулы называются неполярными. К ним относятся все ковалентные двухатомные молекулы вида А2, а также молекулы, состоящие из трех и более атомов, имеющие высокосимметричное строение, например СО2, СS2 , СCl4 , С6 H6. Во вторую группу входят все вещества, у которых "центры тяжести" зарядов в молекуле не совпадают, молекулы которых характеризуются электрической асимметрией. Эти молекулы называют полярными. К ним относятся молекулы вида АВ, в которых элементы А и В имеют различную электроотрицательность, и многие более сложные молекулы. Систему из двух разноименных электрических зарядов, равных по абсолютной величине, называют диполем.
Полярность молекулы (и полярность связи) характеризуется дипольным моментом молекулы (или связи)
Величина дипольного момента сильно влияет на свойства полярных молекул и веществ, построенных из таких молекул. Полярные молекулы поляризуются в электрическом поле, устанавливаясь по силовым линиям поля, ориентируются в электрических полях, создаваемых ионами в растворах, взаимодействуют между собой, замыкая свои электрические поля. Дипольный момент образуется за счет смещения центров положительного и отрицательного зарядов на некоторую величину l, называемую длиной диполя.
Чем более полярны молекулы, чем значительнее смещены валентные электронные пары к одному из атомов, тем больше. И наоборот, если электрическая ассиметрия молекул незначительна, то величина невлика ?.
Для системы из двух частиц дипольный момент ? равен: = el.
Где e - величина заряда;l - расстояние между центрами. Однако, определяя сразу величину дипольного момента, мы не знаем ни величины заряда e, локализованного в полярной молекуле, ни расстояния между центрами l.
Принимаем e равным заряду электрона(1,6021*10-19Кл) и тогда получаем приведенную длину диполя l, которая является условной величиной. В качестве единицы измерения дипольных моментов принят дебай(названный в честь голландского физика П. Дебая, разработавшего теорию полярных молекул).в системе СИ 1D=0,33*10-29Кл*м.
Дипольные моменты обычно определяют экспериментально, измеряя относительную диэлектрическую проницаемость ?? веществ при различных температурах. Если вещество поместить в электрическое поле, создаваемое конденсатором, то емкость последнего возрастет в ?? раз, т. е. ?=c/c0 (где c0 И с - емкость конденсатора в вакууме и в среде вещества).
Энергия электрического поля в конденсаторе U выражается соотношением:
U=1/2cV2,
Где V - напряжение на обкладках конденсатора.
Из приведенного уравнения видно, что конденсатор в среде вещества имеет больший запас энергии, чем в вакууме (с>1). Это обусловлено тем, что под действием электрического поля происходит поляризация среды - ориентация диполей и деформация молекул. Первый эффект зависит от температуры, второй - не зависит.
Температурную зависимость относительно диэлектической проницаемости вещества ???выражает уравнение Ланжевена-Дебая:
'
Где М - относительная молекулярная масса вещества; ??плотность вещества, NA - постоянная Авогадро; k - постоянная Больцмана, равная R/ NA (R - универсальная газовая постоянная); деформационная поляризуемость молекул.
Измерив ?при двух температурах, с помощью уравнения Ланжевена-Дебая можно определить ?и ??Есть и другие методы экспериментального определения ?
Значения дипольных моментов для некоторых связей между разнородными атомами приведены в таблице:
Не следует путать дипольный момент связи и дипольный момент молекулы, так как в молекуле могут существовать несколько связей, дипольные моменты которых суммируются как векторы. Кроме того, на величину дипольного момента молекулы могут влиять магнитные поля орбиталей, содержащих электронную пару,- "неподеленные" электроны. Большое влияние на полярность молекулы оказывает ее симметрия.
Например, молекула метана CH4 обладает высокой степенью симметрии (центрированный тетраэдр), и поэтому векторная сумма дипольных моментов связей (?=0,4D) равна нулю:
?Св=0
Если заменить водородные атомы на атомы хлора и получить молекулу CCl4, у которой дипольный момент связи ?=2,05D, те в пять раз больший, чем для C-H, то результат останется прежним, так как молекула CCl4 обладает таким же строением.
Рис.2. Схема строения молекулы СО2
Связь С=О обладает дипольным моментом 2,7D, однако линейная молекула СО2
Является неполярной до тех пор, пока ее структура не исказится под действием других молекул(напр, Н2О).Структура линейной молекулы СО2, в которой атом углерода гибридизирован частично: 2s22p2 2s12p3 2q22p2 ,представлена на рис.2. Дипольные моменты связей, обладая различными знаками, дают общий депольный момент, равный нулю:
?Св=0.
Таким образом, полярность молекул определяется довольно сложно, так как она учитывает все взаимодействия, которые могут возникнуть в такой сложной структуре, как молекула. Кроме того, "полярность" молекулы не определяется лишь величиной дипольного момента, а зависит также от размеров и конфигурации молекул. Например, молекула воды более резко проявляет свои полярные свойства (образование гидратов, растворимость и т. д.), чем молекула этилового спирта, хотя дипольные моменты у них почти одинаковые (?н2О=1,84D; ?с2Н5Он=1,70D).
Значения дипольных моментов для некоторых полярных молекул:
Молекула |
? |
Молекула |
? |
Молекула |
? |
Молекула |
? |
Молекула |
? |
Н2 |
0 |
HF |
1,82 |
Н2О |
1,84 |
CO2 |
0 |
CH4;CCl4 |
0 |
О2 |
0 |
HCl |
1,07 |
Н2S |
0,93 |
SO2 |
1,61 |
CH3Cl |
1,86 |
N2 |
0 |
HBr |
0,79 |
NН3 |
1,46 |
SO3 |
0 |
CH2Cl2 |
1,57 |
Cl2 |
0 |
HI |
0,38 |
PН3 |
0,55 |
SF6 |
0 |
CHCl3 |
1,15 |
Дипольный момент полярной молекулы может изменять свою величину под действием внешних электрических полей, а также под действием электрических полей других полярных молекул, однако при удалении внешних воздействий дипольный момент принимает прежнюю величину. Некоторые молекулы, неполярные в обычных условиях, могут получать так называемый индуцированный или "наведенный" дипольный момент, тоже исчезающий при снятии поля. Величина индуцированного момента в первом приближении пропорциональна напряженности электрического поля E: Инд=0E, где?- коэффициент поляризуемости, []=м3,??0?электрическая постоянная.
Физико-химические особенности полярных молекул определяются их способностью реагировать на внешние электрические поля (электрическая поляризация) и на поля, созданные другими полярными молекулами. В частности, за счет взаимодействия с полярными молекулами воды такие полярные молекулы, как HF, HCl и др.,могут подвергаться электролитической диссоциации.
Дополнительно используемая литература:
- 1. Общая и неорганическая химия. Карапетьян, Дракин 2. Теоретические основы общей химии. Горбунов, Гуров, Филиппов
Похожие статьи
-
Гипотезы Возникновения Магнитного Поля Земли - Магнитное поле Земли
Магнитное поле Земли - это область вокруг нашей планеты, где действуют магнитные силы. Вопрос о его происхождении до сих пор окончательно не решен. 1....
-
Электрическое поле. Электрический заряд. Закон Кулона - Эволюция вещества во Вселенной
Подобно понятию гравитационной массы тела в механике Ньютона, понятие заряда в электродинамике является первичным, основным понятием. Электрический заряд...
-
Геодезические спутники (ERS-1, ERS-2) - Проект "Глобалстар". Геодезические спутники (ERS-1, ERS-2)
Летом 1991 года тогдашнее советское правительство дало французскому судну "Астролаб" разрешение пройти через закрытое с 1922 года для западного флота...
-
Важнейшие точки и линии эллипса. - Строение Солнечной системы
Эллипс определяется как геометрическое место точек, для которых сумма расстояний от двух заданных точек (фокусов F1 и F2) есть величина постоянная и...
-
Расчет рабочей силы для цеха - Разработка проекта ресторана "Японской кухни"
Расчет рабочей силы в цехе производится на основании производственной программы цеха и норм времени для приготовления блюд каждого вида, значащихся в...
-
Рабочие места с персональными компьютерами по отношению к световым проемам должны располагаться так, чтобы естественный свет падал сбоку, желательно...
-
Шаг 5. Что - куда - как? - Проект планировки сада
Вы, видимо, уже махнули рукой на свой список культур: не поместится! Думаю, не так все страшно, если учесть, что: А) деревья могут быть в виде плоской...
-
Хранение документов в электронной форме - Подготовка деловой документации
С переходом делопроизводства на компьютеризованные технологии встает вопрос об упорядочении и организации хранения документов, созданных в электронной...
-
Последовательность подготовки материалов к печати Подготовку материалов исследования к печати необходимо проводить в такой последовательности. Составляют...
-
Полет в космос, Подготовка - Юрий Алексеевич Гагарин
Подготовка После четырехмесячного московского периода подготовки, который начался в марте 1960 г., Центр подготовки космонавтов всем своим наличным...
-
Одним из возможных каналов связи с разумными обитателями, по-видимому, может быть прием радиосигналов от высокоразвитых внеземных цивилизаций. При...
-
ПОДГОТОВКА К ИССЛЕДОВАНИЮ, Подготовка условий для работы - Методология научной деятельности
Основными стадиями подготовительного этапа являются: подготовка условий, необходимых для исследования, и составление библиографии по теме. Подготовка...
-
Рождение галактик - Мир галактик
Вернемся к тому моменту, когда температура расширяющейся Вселенной упала до 4000 К. После Большого Взрыва прошло около миллиона лет. В это время в нашем...
-
Эволюция звезд - Эволюция и типы звезд
Более девяти десятых вещества нашей планеты Галактики сосредоточено в звездах; есть галактики, в которых на звезды приходится 99,9% массы. Мир звезд...
-
Атмосфера Солнца, Фотосфера - Солнце
Фотосфера Атмосфера Солнца начинается на 200-300 глубже видимого края солнечного диска называют фотосферой. Поскольку их толщина составляет не более...
-
Зарождение жизни (гипотеза А. И. Опаркина) - Солнечная система
Задолго до того, как мы установим контакт с другими разумными существами, обитающими где-либо в галактике, мы должны понять не только то место, которое...
-
Схема солнечно-земных связей. Силовые линии межпланетного магнитного поля, начинаясь на поверхности Солнца, за счет его вращения изгибаются в...
-
Как и все тела в природе, звезды не остаются неизменными, они рождаются, эволюционируют, и, наконец "умирают". Чтобы проследить жизненный путь звезд и...
-
Эволюция звезд - Космические тела
Как и все тела в природе, звезды не остаются неизменными, они рождаются, эволюционируют, и, наконец "умирают". Чтобы проследить жизненный путь звезд и...
-
Неортодоксальные взгляды - Эволюция и происхождение Вселенной
В заключение стоит вкратце остановиться на так называемых неортодоксальных точках зрения на эволюцию и происхождение нашего мира. Неортодоксальные...
-
Беспилотный космический корабль "Вояджер-2" (США) пролетел 24 января 1986 г. вблизи Урана на РАСТОЯНИИ приблизительно четырех радиусов этой гигантской...
-
Стадии звездной эволюции - Эволюция и строение звезд
Этот процесс является закономерным, то есть неизбежным. В самом деле, тепловая неустойчивость межзвездной среды неизбежно ведет к ее фрагментации, то...
-
Объяснить аномалию зондов "Пионер" обнаруженный эффект гравитационного самоускорения, как оказалось, не позволяет. Однако, тот факт, что для ускорения...
-
Лжехимия - Реникса, вред лженауки
История науки богата заблуждениями, ложными теориями, открытием несуществующих явлений. Это естественно. Как уже говорилось, до известного периода...
-
Возникновение жизни на Земле - Планета Земля
Возникновению живого вещества на Земле (и, как можно судить по аналогии, на других планетах) предшествовала довольно длительная и сложная эволюция...
-
Что происходит со звездой, пока идут ядерные реакции?, Предельный размер. Катастрофа - Звездное небо
Это зависит от того, какова масса звезды. В общем случае ядро звезды все больше сжимается и нагревается, в то время как внешняя оболочка расширяется и...
-
"Рождение звезды" - Особенность эволюции звезд
Эволюция звезды начинается в гигантском молекулярном облаке (звездная колыбель). Молекулярное облако имеет плотность около миллиона молекул на см3. Масса...
-
Неортодоксальные взгляды - Теории происхождения Вселенной
В заключение стоит вкратце остановиться на так называемых неортодоксальных точках зрения на эволюцию и происхождение нашего мира. Неортодоксальные...
-
Внутреннее строение Солнца - Солнце
Наше Солнце - это огромный светящийся газовый шар, внутри которого протекают сложные процессы и в результате непрерывно выделяется энергия. Внутренний...
-
Эллиптические галактики - Виды галактик и их строение
Эллиптические галактики составляют 25% от общего числа галактик высокой светимости. Их понято обозначать буквой Е (elliptical), к которым добавляется...
-
Синтез молекул на поверхности пылинок - Строение Солнечной системы
Известно, что в космосе обнаружено уже около сотни различных молекул, среди которых много молекул, являющихся органическими соединениями. Сам по себе это...
-
: Мутация, : Новый уровень эволюции - Солнечная система
Репликация не тормозит прогресс, как это может показаться, заполняя океан однотипными молекулами. Дело в том, что при копировании иногда происходит сбой....
-
Практический обзор поиска и исследований внеземных форм жизни - Поиск жизни во Вселенной
В предыдущих главах рассмотрены теоретические аспекты проблемы поиска и исследований внеземных форм жизни, теперь рассмотрим практическое решение этого...
-
Происхождение, Эволюция - Солнечное излучение
Считается, что Солнце сформировалось примерно 4,59 миллиарда лет назад, когда быстрое сжатие под действием сил гравитации облака молекулярного водорода...
-
Белые карлики, или будущее Солнца - Рождение и жизнь звезд
После "выгорания" термоядерного топлива в звезде, масса которой сравнима с массой Солнца, в центральной ее части (ядре) плотность вещества становится...
-
Введение - Жизненный путь звезд
Как и все тела в природе, звезды не остаются неизменными, они рождаются, эволюционируют, и наконец "умирают". Чтобы проследить жизненный путь звезд и...
-
В предыдущих главах рассмотрены теоретические аспекты проблемы поиска и исследований внеземных форм жизни, теперь рассмотрим практическое решение этого...
-
О том, что на Солнце бывают пятна, люди узнали уже очень давно. В древних русских и китайских летописях, а также в хрониках других народов не редко...
-
"ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ НЕ ИМЕЮТ ВОЛОС" - Черные дыры
До сих пор мы говорили только о черных дырах, возникающих при сжатии сферических тел и обладающих, поэтому сферически симметричным полем тяготения. А...
-
В 1596 г. голландский наблюдатель звезд, любитель, по имени Давид Фабрициус (1564-1617), обнаружил довольно яркую звезду в созвездии Кита; звезда эта...
Дидактический проект подготовки рабочего по специальности: "Электромонтер оперативно выездной бригады "