Dipolul moment - molecula - apa - o enciclopedie mare de petrol și gaze, hârtie, pagina 3
Dipolul moment - molecula - apa
Dintre cele patru perechi de electroni externi de atomi de oxigen care înconjoară miezul, două perechi socializat miez între oxigen și hidrogen cu doi protoni si doi atomi de oxigen singură pereche de electroni rămân; acestea sunt direcționate către nodurile opuse ale tetraedrului de protoni din centrul care este un ion de oxigen. La poziția de echilibru a nucleelor de molecule de apă în stare de vapori au următoarele caracteristici: distanța dintre atomii de oxigen și hidrogen în apă este de 0 09 584 nm; distanța dintre atomii de hidrogen este 0 1515 nm; unghiul dintre atomii de oxigen și hidrogen este egal cu 27 104; momentul de dipol al moleculei de apă este de 1 86 (Debye) sau 1 86 - 10 - 18 UDE. [31]
Pentru a investiga modificările în structura legăturilor de hidrogen din straturile superficiale ale apei de analizat. Moleculele de direcționare pot fi date de unghiurile Euler. Cu toate acestea, din motive de claritate, este recomandabil să se ia în considerare orientarea spațială a vectorului q momentul dipolar și moleculele de apă și vectorii normali la planul în care sunt situate atomi ai moleculei. [32]
Pentru a investiga schimbările structurale hidrogen svyazeyg din straturile de adâncime ale apei necesare pentru a analiza caracteristicile orientării sale moleculare. Moleculele de direcționare pot fi date de unghiurile Euler. Cu toate acestea, din motive de claritate, este recomandabil să se ia în considerare orientarea spațială a vectorului moleculelor de apă n momentul de dipol și vectorul n normală la planul în care sunt situate atomi ai moleculei. [33]
Repulsiei Coulomb între atomii atașați (la atomul central) care poartă o sarcină pozitivă sau negativă. Cu toate că această cantitate este mare, este încă insuficientă. Mai mult decât atât, după cum vom vedea mai târziu, contribuția principală la mărimea momentului de dipol al moleculei de apă face pereche de electroni unshared atomului de oxigen; în același timp, reduce mărimea încărcăturii formale de atomi de hidrogen și astfel reduce interacțiunea lor electrostatice. [34]
Diferența de tensiune, astfel obținut, a fost găsit a fi 26 0 C. În special, calculul nu ține cont de neuniformitate la interfață, schimbarea momentului de dipol al moleculelor de apă. Presupunerea că scăderea potențială pe suprafața hârtiei de filtru este zero, se pare că necesită, de asemenea, o dovadă. [35]
În primul rând, nu există nici un motiv pentru a generaliza ipoteza că potențialul la limita de particule / gaz este zero. Dimpotrivă, în multe cazuri, mai ales pentru un astfel de eveniment important pentru fizica atmosferei, atunci când există particule de apă și gheață, această ipoteză este în mod evident falsă. Pronunțate natura dipol de apă determină un potențial semnificativ la interfața. Conform calculelor Frumkina, dipol momentul moleculelor de apă și, în consecință, orientarea lor în stratul de suprafață al creșterii apei pure la un potențial de aproximativ 0250 și un picături de apă încărcate pozitiv. [36]
Fowler credea că în principal format în jurul învelișului de ioni de molecule de apă. Acest proces este principala schimbare de energie. Această valoare este determinată Produ deniem de încărcare ionice asupra momentului de dipol al moleculelor de apă. împărțită la pătratul razei ionului solvatat care este egală cu (r rm) unde rm - raza moleculelor de apă. Expresia pentru energia procesului este obținută prin luarea în considerare forțele de atracție și repulsie forțe între ionul și molecula polară. [37]
În al doilea rând, așa cum se arată mai întâi Bernal și Fowler [16] între moleculele din cristale de gheață obținute valoare aproximativ corectă a energiei de legătură, în cazul în care în fiecare H2O molecula localiza o sarcină negativă pe nucleul G și două compensatoare sarcină pozitivă - pentru nuclee H; Aceste taxe ar trebui să aibă o astfel de valoare pentru a obține dipol momentul potrivit de molecule de apă. Apoi interacțiunea electrostatică totală dintre sarcinile de pe o singură moleculă și toate taxele rămase pe moleculele dă energia direct la cele două legături de hidrogen legate de această moleculă. Cu toate acestea, este necesar [388, 226, 338] o clarificare; ar trebui să ia în considerare momentul de dipol suplimentar indus în fiecare moleculă de molecule de apă de câmp adiacent, forțe de dispersie, deplasarea sarcinii negative asupra atomului de oxigen în direcția atomilor de hidrogen. O dificultate mai gravă apare din faptul discutat în secțiunea 8.10, și anume datorită faptului că momentul de dipol de molecule de apă se datorează în principal patru electroni nonbonding. Dacă acești electroni ocupă orbitali aproximativ tetraedrici în fiecare moleculă de apă va fi cel mai două negative și o sarcină pozitivă, mai degrabă decât invers. [38]
Luați în considerare rezultatele calculelor anumitor proprietăți ale fazei de apă în vrac pentru cele două modele. Modelul ST2 Potențialul intermoleculară [340]; utilizează patru sarcini punctiforme situate la nodurile tetraedru. interacțiune electrostatică lin off la distanțe mici între molecule. Rază scurtă de forță repulsivă înregistrate Lennard - Jones 6 - 12 dintre atomii de oxigen. Momentul de dipol al moleculei de apă este egal cu 2 35 A, iar minimul absolut de energie. [40]
Luați în considerare rezultatele calculelor anumitor proprietăți ale fazei de apă în vrac pentru cele două modele. Modelul ST2 Potențialul intermoleculară [340] j, patru sarcini punctiforme situate la nodurile tetraedru. interacțiune electrostatică lin off la distanțe mici între molecule. Rază scurtă de forță repulsivă înregistrate Lennard - Jones 6 - 12 dintre atomii de oxigen. Momentul de dipol al moleculei de apă este egal cu 2 35 A, iar minimul absolut al energiei este dimer de apă 28 aprilie kJ / mol la 0285 nm distanta dintre atomii de oxigen. [42]
De exemplu, forma funcțională a forței de interacțiune dipol-quadrupole este cunoscut, dar valoarea exactă a quadropol momente ale moleculelor de apă este necunoscut. În mod similar, interacțiunile forță de inducție induse de dipol dipol depinde de gradul necunoscut până în prezent de anizotropie a polarizabilitatea de molecule de apă. Valorile teoretice ale R-6 a coeficientului de dispersie a termenului de energie poate varia în limite largi, ca și valoarea obținută prin al doilea coeficient virial. Această interacțiune poate fi, de asemenea, determinată numai aproximativ. Desigur, puterea de interacțiune dipol-dipol poate fi calculat cu exactitate, deoarece momentul de dipol al moleculelor de apă este cunoscut. Această forță este forța dominantă pe distanțe mari. Din moment ce informații despre rază scurtă de acțiune forțe sunt mai limitate de expresie dată lor de noi de mai sus, să fie considerate ca fiind foarte aproximative. [43]
În ciuda polarizarea oricărui element de volum de picături care conțin un număr suficient de mare de molecule rămâne neutru, datorită dipolii de compensare reciprocă a taxelor semn opus plasate unul lângă celălalt. Situația este diferită într-un strat subțire de la suprafața picăturii. Această porțiune de suprafață, care include o linie de putere a unui câmp exterior, are un exces de sarcină negativă - de capete negative ale moleculelor - dipolii. În opusă suprafeței din care liniile de forță, există o sarcină pozitivă în exces. Aceste sarcini de polarizare asociate cu suprafața picăturilor mici, numai într-o măsură mai mică, opusă taxe sunt molecule medii ulei exterior adiacent la suprafața picăturilor neutralizate, ca momentul de dipol este neglijabil în comparație cu momentul de dipol al moleculelor de apă. [44]
Din cele de mai sus putem vedea că caracterul ionic al legăturii covalente obișnuită poate fi legată de polaritatea de comunicare care apare ca urmare a distribuției de electronii de legătură. Cu toate acestea, această relație este valabilă numai în anumite condiții speciale. De exemplu, este necesar ca atomii de aceeași mărime care nu este fezabilă în cazul atomului de hidrogen cu un alt atom diferit de acesta. Mai mult, cantitatea JJ CB se referă la comunicare, și nu este întotdeauna egală cu valoarea determinată experimental a momentului de dipol. De exemplu, timpul i (H - G) într-o moleculă de apă poate fi diferită de valoarea i (n - O) obținută în exemplul anterior. Coulson [51] a arătat că unele din momentul de dipol al moleculei de H2O se datorează dipol nuclear oxigen singură pereche de electroni, astfel încât dipol molecular nu este doar suma a două dipoli datorate H - O așa cum se credea anterior. Allison și Schall [52] a efectuat un calcul foarte detaliată a momentului de dipol al moleculei de apă. și Higuchi [53] Duncan și [48, 54] - molecule de amoniac. [45]
Pagini: 1 2 3 4