Что такое поляризуемость в химии
Поляризуемость
Вы будете перенаправлены на Автор24
Процесс поляризации
Поляризующее действие катиона. Зависит от электронной структуры иона, величины заряда и радиуса. Поляризующее действие будет тем значительнее, чем меньше радиус, главное квантовое число внешних электронных орбиталей и больше величина заряда.
Например: сильное поляризующее действие характерно катионам первых рядов Периодической системы.
Поляризуемость анионов. Зависит от тех же факторов, что и поляризующее действие катионов. Чем больше у аниона радиус и заряд, тем сильнее он поляризуется.
Поляризующее действие катиона заключается в оттягивании на себя электронного облака от аниона. В результате степень ковалентности увеличивается, ионность связи уменьшается, то есть связь становится ковалентной полярной.
Поляризация ионов по своему эффекту противоположна поляризации ковалентной связи.
Поляризуемость и ее свойства
Поляризуемость характеризует способность молекулы становиться полярной в результате действия внешнего электрического поля. Соединение поляризуется также при действии молекул друг на друга, например, во время химических реакций.
Результатом поляризации может стать полный разрыв связи. При этом осуществляется переход связывающей электронной пары к одному из атомов и образуются разноименные ионы. Ассиметричный разрыв связи с образованием таких ионов называется гетеролитическим:
Готовые работы на аналогичную тему
Поляризуемость может быть вызвана:
смещением электронов или атомных ядер под действием электрического поля;
изменением геометрии молекулы;
смещением иона в соседнюю свободную кристаллографическую позицию (поляризуемость Сканави) и др.
Поляризуемость ионов зависит от электронной структуры иона, его заряда и размера. В каждой подгруппе периодической системы поляризуемость ионов элементов растет с увеличением их порядкового номера.
Поляризующее действие ионов тем значительнее, чем:
устойчивее электронная оболочка иона;
меньше радиус иона.
при увеличении размеров молекулы (атома);
с возрастанием атомного номера;
увеличении легкости возбуждения атома.
Поляризуемость влияет на:
кислотность и основность молекул в газовой фазе;
жесткость кислот и оснований Льюиса;
Расчет поляризуемости молекул
Индуцированный дипольный момент является пропорциональным напряженности внешнего электрического поля:
$\mu_ <инд>= \alpha \cdot \varepsilon_0 \cdot Е$,
Для ионов поляризуемость пропорциональна кубу их радиуса.
В электрическом поле у полярной молекулы с постоянным дипольным моментом появляется еще индуцированный дипольный момент. Тогда учитывается суммарная относительная диэлектрическая проницаемость. Это выражается уравнением Дебая:
При очень высоких температурах диполь вращается так быстро, что его величина обнуляется и остается только индуцированный диполь. Он располагается в направлении индуцирующего его поля и может сохраняться при самых высоких температурах.
Влияние поляризации на свойства веществ.
Поляризуемость может объяснить некоторые особенности свойств веществ:
Температура плавления. Взаимная поляризация ионов способствует разрушению кристаллов. При этом понижается температура плавления, и тем больше, чем сильнее деформируется кристаллическая решетка.
ПОЛЯРИЗУЕМОСТЬ
ПОЛЯРИЗУЕМОСТЬ атомов, ионоз, молекул, способность этих частиц приобретать дипольный момент ц в электрич. поле. Появление m обусловлено смещением электронов (электронная поляризуемость) и атомных ядер (атомная поляризуемость) под действием поля; такой наведенный (индуцированный) дипольный момент исчезает при выключении поля. У полярных молекул, обладающих постоянным дипольным моментом в отсутствие поля, наведенный дипольный момент векторно складывается с постоянным.
В относительно слабых полях напряженности Е зависимость m от Е линейна; векторы m и Е связывает тензор b, являющийся количеств. мерой поляризуемости и наз. тензором поляризуемости. В трехосной системе координат х, у, z
Согласно квантовой теории, молекула в поле меняет свое состояние. Если это изменение мало, возмущений теория дает след. выражение для динамической поляризуемости:
При включении электрич. поля дипольный момент m появляется не мгновенно, время т его установления зависит от природы частиц и окружающей среды. При достаточно низких w и малых т дипольный момент частиц устанавливается синфазно с изменением Е и динамическая поляризуемость практически совпадает со статической поляризуемостью.
П оляризуемость нейтральных атомов больше, чем соответствующих катионов, и меньше, чем анионов. Для молекул вклады в поляризуемость от электронных и колебат. состояний представляют соотв. электронную и атомную поляризуемость; атомная поляризуемость составляет ок. 10% электронной поляризуемости. Средняя электронная поляризуемость в постоянном внеш. поле пропорциональна рефракции молярной. Мол. анизотропия поляризуемости g 2 проявляется в Керра эффекте и рэлеевском рассеянии света: коэф. деполяризации света А, определяемый как отношение интенсивностей перпендикулярно и параллельно поляризованных лучей при наблюдении света в плоскости, перпендикулярной направлению распространения падающего луча, равен:
Поляризуемость частиц в существ. мере определяет диэлектрич. св-ва в-ва. В частности, для в-в, состоящих из полярных молекул, связь между поляризуемостью и диэлектрич. проницаемостью описывается ф-лой Ланжевена-Дебая (см. Диэлектрики). Тензорный характер поляризуемости проявляется в появлении двойного лучепреломления изотропной среды при воздействии на нее мощного светового импульса, в двойном лучепреломлении в потоке (эффект Максвелла), в магн. поле (эффект Коттона-Мутона), в явлении фотоупругости и мн. оптич. св-вах твердых и жидких тел; в ряде случаев поляризуемость может быть определена на основании этих св-в.
Данные о поляризуемости молекул используются для изучения их строения. Стереохим. приложения основаны на сравнении экспериментально определяемых эллипсоидов поляризуемости или, чаще, непосредственно измеряемых констант Керра и мол. анизотропии поляризуемости со значениями, вычисленными по тензорной аддитивной схеме для разл. пространств. взаимных положений анизотропных фрагментов в конформерах.
П оляризуемость играет определяющую роль в оптич. активности и нек-рых др. оптич. св-вах в-в. Она является осн. понятием в теории дальнодействующих сил притяжения (дисперсионных и индукционных) между нейтральными атомами и молекулами (см. Дисперсионное взаимодействие).
П оляризуемость определяет величины дипольных моментов, индуцируемых на связях внутримол. электрич. полями, к-рые создаются совокупностью зарядов молекулы. Во мн. случаях влияние заместителей на хим. и физ. св-ва молекул также обусловлены прежде всего поляризуемостью. В частности, вклад D Е в изменение энергии молекулы при введении заместителя определяется взаимод. заряда или дипольного момента, связанного с реакц. центром, с дипольным моментом, индуцируемым заместителем (см. Индуктивный эффект). Наиб. существенны эти вклады для малополярных углеводородных заместителей. Так, поляризационное взаимод. обеспечивает более 80% изменения рК а при переходе от уксусной к-ты к пропионовой. Проявление эффектов, связанных с поляризуемостью заместителей, особенно алкильных радикалов, отмечено в закономерностях изменения констант скорости и констант равновесия хим. р-ций, физ. св-в в-в.
Поляризация химической связи
Если атомы, образующие ковалентную связь, одинаковы и несут одинаковые или близкие по электроотрицательности заместители, распределение электронной плоскости симметрично относительно плоскости, перпендикулярной связи и пересекающей связь на равных расстояниях от атомов; такие связи называют неполярными.
В случае, когда атомы, образующие ковалентную связь различны (C-F, O-H) или несут различные заместители (H3C-CN, H3CC-CF3), электронная плотность смещается в сторону более электроотрицательного атома; такие связи называются поляризованными (полярная связь).
Полярная связь — химическая связь, обладающая постоянным электрическим дипольным моментом вследствие несовпадения центров тяжести отрицательного заряда электронов и положительного заряда ядер. Большинство ковалентных связей являются полярными. Молекулы с полярной связью обычно гораздо более реакционноспособны, чем неполярные молекулы. Полярность связи не следует отождествлять с полярностью молекул, которая зависит также от геометрического расположения атомов в молекуле. Поляризация связей вносит существенный вклад в электрический дипольный момент молекулы.
Дипольный момент поляризованной связи может вызывать поляризацию соседних связей в молекуле (индуктивный или I-эффект), однако такой эффект быстро слабеет по цепи σ-связей. В случае наличия в молекуле системы сопряженных π-связей возможно сильное влияние мезомерного или M-эффекта делокализации электронов на поляризацию связи — вплоть до обращения поляризации. В качестве иллюстрации такого влияния можно привести распределение электронной плотности в молекулах пирролидина и пиррола: если в первом случае дипольный момент составляет 1.6 D и направлен к более электроотрицательному атому азота, то во втором — 1.8 D и направлен от азота к циклу (см. Рис.).
Электронная поляризуемость
Электронная поляризуемость — это смещение электронной плотности в атомах, молекулах, ионах относительно атомных ядер частиц под действием внешнего электрического поля напряжённостью E. Смещение электронной плотности приводит к образованию наведённого электрического дипольного момента μ, который равен произведению величины положительного заряда q на расстояние между зарядами L и направлен от отрицательного заряда к положительному μ=qL
Примечания
См. также
Полезное
Смотреть что такое «Электронная поляризуемость» в других словарях:
электронная поляризуемость — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN electronic polarizability … Справочник технического переводчика
электронная поляризуемость — elektroninis poliarizuojamumas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electronic polarizability vok. Elektronenpolarisierbarkeit, f; elektronische Polarisierbarkeit, f rus. электронная поляризуемость, f pranc. polarisabilité électronique, f … Fizikos terminų žodynas
Диамагнитная восприимчивость и электронная поляризуемость, определенная по дифракционным данным и другими методами — Вещество xd·1010, м3/моль α·1030, м3 Дифракционные данные Эксперимент Дифракционные данные … Химический справочник
ПОЛЯРИЗУЕМОСТЬ — атомов, ионов, молекул, способность этих ч ц приобретать дипольный момент р (см. ДИПОЛЬ) в электрич. поле Е. Появление р обусловлено смещением электрич. зарядов в ат. системах под действием поля Е; такой индуцированный момент р исчезает при… … Физическая энциклопедия
ПОЛЯРИЗУЕМОСТЬ РЕНТГЕНОВСКАЯ — способность вещества поляризоваться под действием внеш. поля рентг. эл. магн. волны; количественно равна коэф. пропорциональности между поляризацией P единицы объёма вещества и единицей напряжённости внеш. электрич. поля Е. Свойства П. р.… … Физическая энциклопедия
Поляризуемость — атомов, ионов и молекул, способность этих частиц приобретать дипольный момент р (см. Диполь) в электрическом поле Е. Появление р обусловлено смещением электрических зарядов в атомных системах под действием поля Е; такой индуцированный… … Большая советская энциклопедия
ПОЛЯРИЗУЕМОСТЬ — атомов, ионоз, молекул, способность этих частиц приобретать дипольный момент ц в электрич. поле. Появление m обусловлено смещением электронов (электронная П.) и атомных ядер (атомная П.) под действием поля; такой наведенный (индуцированный)… … Химическая энциклопедия
ДИЭЛЕКТРИКИ — (англ. dielectric, от греч. dia через, сквозь и англ. electric электрический), в ва, обладающие электрич. сопротивлением в пределах 1010 Ч 1020 Ом. м в постоянном электрич. поле при нормальной т ре. Согласно зонной теории, твердые Д. при 0 К… … Химическая энциклопедия
Квантовая химия — Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей. Квантовая химия это направл … Википедия
Поляризация химической связи — У этого термина существуют и другие значения, см. Поляризация. Поляризация химической связи асимметрия (смещение) электронной плотности, связывающей молекулярной орбитали ковалентной связи. Если атомы, образующие ковалентную связь, одинаковы и… … Википедия
Поляризация молекул
Поляризация молекул
Поляризация молекул. В твердом (постоянном) диполе центр тяжести положительного заряда (ядра) не совпадает с центром тяжести отрицательного заряда(электронной оболочки).Если эти центры тяжести находятся в одной точке, то молекулы неполярны. Однако есть случаи приобретения свойств диполей. Например, в электрическом поле, создаваемом конденсатором, положительный заряд (ядро) движется в сторону отрицательно заряженной пластины, а отрицательный заряд движется в противоположном направлении. Таким образом, центр тяжести положительных и отрицательных зарядов смещается, и возникает индуцированный диполь.
Описанное явление называется поляризацией. Явления поляризации молекул в электрическом поле связано со следующими процессами: 1) образование индуцированных диполей электронным смещением-электронная поляризация Rel; 2)смещение или вращение полярных групп атомов и атомов в молекуле-атомная поляризация крыс; 3) Если молекулы в электрическом поле являются диполями, то они устанавливаются в положение, соответствующее минимальной энергии системно-ориентированной поляризации P0p. Общая поляризация-это сумма 3 величин. Р = ^ Эл» Б ^ на » бл)п (1-9） Существует связь между поляризацией P и диэлектрической проницаемостью e.
В общем случае поляризуемость направления главной оси молекулы не одинакова. Людмила Фирмаль
16yalg0 (1-20） / > =±(1-19） Как показано ниже (см. главу II), приблизительное количество b является аддитивным и может быть легко вычислено путем суммирования долей атомов, составляющих молекулу.
Точнее, значение ael определяется из соотношения между диэлектрической проницаемостью e и оптическим показателем преломления Poo и экстраполируется на бесконечно долгое время Волны Фу ’. е = » я(1-21） Молярная рефракция равна следующей： (Хм, формулировки Лоренца и Лоренца） (1-22） _ Н1>’если> 4 + 2 п Если рассматривать зависимости (1-9) и (N2), то для неполярных молекул, если Rath = POP = 0, то: Р = п> л = Ка> 0-23） Величина P&m составляет в среднем 3-5% (в исключительных случаях〜до 15%) от величины Rel, обычно это мера m.
Смотрите также:
Возможно эти страницы вам будут полезны:
Образовательный сайт для студентов и школьников
Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.
© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института