Momentos Dipolo
Momento Dipolo
Quando duas cargas eléctricas, de sinal oposto e de igual magnitude, são separadas por uma distância, é estabelecido um dipolo eléctrico. O tamanho de um dipolo é medido pelo seu momento dipolo (mu)). O momento dipolo é medido em unidades Debye, que é igual à distância entre as cargas multiplicada pela carga (1 Debye é igual a 3,34 vezes 10^ (30); C, m)). O momento dipolo de uma molécula pode ser calculado pela Equação (Ref. 1):
onde
- (vec{\i}) é o vector do momento dipolo
- (q_i) é a magnitude da carga, e
- (vec{r}_i) é o vector que representa a posição da carga.
O momento dipolo actua na direcção da quantidade vectorial. Um exemplo de uma molécula polar é o H_2O). Por causa do par solitário sobre oxigênio, a estrutura do {H_2O} é dobrada (via teoria VEPSR), que os vetores que representam o momento dipolo de cada ligação não se anulam mutuamente. Portanto, a água é polar.
Os pontos vetoriais de positivo para negativo, tanto no momento dipolo molecular (líquido) quanto nos dipolos de ligação individual. A tabela A2 mostra a eletronegatividade de alguns dos elementos comuns. Quanto maior for a diferença de electronegatividade entre os dois átomos, mais electronegativa é essa ligação. Para ser considerada uma ligação polar, a diferença de eletronegatividade deve ser grande. O momento dipolo aponta na direcção da quantidade vectorial de cada uma das electronegatividades de ligação somadas.
É relativamente fácil medir momentos dipolo; basta colocar uma substância entre placas carregadas (Figura \PageIndex{2}) e as moléculas polares aumentam a carga armazenada nas placas e o momento dipolo pode ser obtido (isto é, através da capacitância do sistema). Não-polar não é deflectida; a acetona moderadamente polar deflecte ligeiramente; a água altamente polar deflecte fortemente. Em geral, as moléculas polares se alinham: (1) num campo eléctrico, (2) em relação umas às outras, ou (3) em relação aos iões (Figura \PageIndex{2}).
Equação {1}(}ref{1}) pode ser simplificada para uma simples separação de dois…sistema de carga como moléculas diatômicas ou quando se considera um dipolo de ligação dentro de uma molécula
Este dipolo de ligação é interpretado como o dipolo de uma separação de carga ao longo de uma distância entre as cargas parciais (Q^++) e ^(Q^-) (ou os termos mais comumente usados ^(δ^++) – ^(δ^-)); a orientação do dipolo é ao longo do eixo da ligação. Considere um sistema simples de um único elétron e próton separado por uma distância fixa. Quando próton e protão se fecham, o momento dipolo (grau de polaridade) diminui. No entanto, à medida que o próton e o electrão se afastam mais, o momento dipolo aumenta. \Cdot mabel…
O Debye caracteriza o tamanho do momento dipolo. Quando um protão & elétron 100 pm separados, o momento dipolo é {4.80}:
>&= 4.80}; D {3}label \D) é um valor de referência chave e representa uma carga pura de +1 e -1 separada por 100 horas. Se a separação da carga fosse aumentada então o momento dipolo aumenta (linearmente):
- Se o próton e o elétron fossem separados por 120 pm:
\\
- Se o próton e o elétron fossem separados por 150 pm:
- Se o próton e o electrão fossem separados por 200 pm:
Exemplo \(\PageIndex{1}}}(PageIndex{1}}): Água
A molécula da água na figura \\\i(1) pode ser usada para determinar a direcção e magnitude do momento dipolo. A partir das eletronegatividades de oxigênio e hidrogênio, a diferença é de 1,2e para cada uma das ligações hidrogênio-oxigênio. A seguir, como o oxigénio é o átomo mais electronegativo, exerce uma maior atracção sobre os electrões partilhados; tem também dois pares solitários de electrões. A partir disso, pode-se concluir que o momento dipolo aponta de entre os dois átomos de hidrogênio para o átomo de oxigênio. Usando a equação acima, o momento dipolo é calculado como 1,85 D multiplicando a distância entre os átomos de oxigênio e hidrogênio pela diferença de carga entre eles e então encontrando os componentes de cada um desses pontos na direção do momento dipolo líquido (o ângulo da molécula é 104.5˚).
O momento de ligação da ligação O-H =1,5 D, então o momento dipolo líquido é
\\