- Koncepcija
- Elektrostatiskā potenciāla karte
- Krāsu salīdzinājums
- Ķīmiskā reaģētspēja
- Elektronu blīvums atomā
- Atsauces
Elektronu blīvums ir rādītājs, cik liela ir iespēja, lai atrastu elektronu konkrētā reģionā telpu; vai nu ap atoma kodolu, vai "apkaimēs" molekulāro struktūru ietvaros.
Jo augstāka ir elektronu koncentrācija noteiktā punktā, jo lielāks ir elektronu blīvums, un tāpēc tas tiks atšķirts no apkārtnes un parādīs noteiktas īpašības, kas izskaidro ķīmisko reaģētspēju. Lielisks grafisks veids, kā attēlot šādu koncepciju, ir elektrostatiskā potenciāla karte.
Avots: Manuels Almagro Rivas caur Wikipedia
Piemēram, augšējā attēlā parādīta S-karnitīna enantiomēra struktūra ar atbilstošo elektrostatiskā potenciāla karti. Var novērot mērogu, kas sastāv no varavīksnes krāsām: sarkanā krāsā, lai norādītu reģionu ar vislielāko elektronu blīvumu, un zilā krāsā, kurā ir slikts elektronu līmenis.
Kad molekula tiek pārvietota no kreisās uz labo pusi, mēs virzāmies prom no -CO 2 grupas uz CH 2 -CHOH-CH 2 skeleta pusi , kur krāsas ir dzeltenas un zaļas, norādot uz elektronu blīvuma samazināšanos; līdz grupai -N (CH 3 ) 3 + , visnelabvēlīgākajā reģionā, zilā krāsā.
Parasti reģioni, kuros elektronu blīvums ir mazs (dzeltenā un zaļā krāsā), molekulā ir vismazāk reaģējoši.
Koncepcija
Elektronu blīvumam, kas nav ķīmisks, ir fizisks raksturs, jo elektroni nepaliek statiski, bet pārvietojas no vienas puses uz otru, veidojot elektriskos laukus.
Un šo lauku variācijas izraisa elektronu blīvuma atšķirības van der Waals virsmās (visās šajās sfērās).
S-karnitīna struktūru attēlo sfēru un stieņu modelis, bet, ja tas atrastos pēc tā van der Waals virsmas, joslas pazustu un tiktu novērots tikai caurspīdīgs sfēru komplekts (ar vienādām krāsām).
Elektroni, visticamāk, atrodas ap vairāk elektronegatīviem atomiem; tomēr molekulārajā struktūrā var būt vairāk nekā viens elektronegatīvs atoms, un līdz ar to atomu grupas, kurām ir arī savs induktīvais efekts.
Tas nozīmē, ka elektriskais lauks mainās vairāk, nekā to var paredzēt, novērojot molekulu no putna lidojuma; tas ir, var būt vairāk vai mazāk negatīvo lādiņu vai elektronu blīvuma polarizācija.
To var izskaidrot arī šādi: lādiņu sadalījums kļūst vienveidīgāks.
Elektrostatiskā potenciāla karte
Piemēram, tā kā -OH grupai ir skābekļa atoms, tas piesaista kaimiņu atomu elektronisko blīvumu; tomēr S-karnitīnā tā daļu elektronu blīvuma piešķir grupai -CO 2 , tajā pašā laikā atstājot -N (CH 3 ) 3 + grupu ar lielāku elektronisko deficītu.
Ņemiet vērā, ka var būt ļoti grūti secināt, kā induktīvā iedarbība darbojas uz sarežģītu molekulu, piemēram, olbaltumvielu.
Lai būtu pieejams pārskats par šādām atšķirībām elektriskajā laukā struktūrā, tiek izmantots elektrostatisko potenciālu karšu aprēķina aprēķins.
Šie aprēķini sastāv no pozitīva punkta lādiņa ievietošanas un pārvietošanas pa molekulas virsmu; kur ir mazāks elektronu blīvums, būs elektrostatiskā atgrūšana, un ar lielāku atgrūšanos zilā krāsa būs intensīvāka.
Kur elektronu blīvums ir lielāks, būs spēcīga elektrostatiskā pievilcība, ko attēlo sarkanā krāsa.
Aprēķinos ņemti vērā visi strukturālie aspekti, saišu dipola momenti, induktīvie efekti, ko rada visi ļoti elektronegatīvie atomi utt. Rezultātā jūs iegūstat šīs krāsainās un vizuāli pievilcīgās virsmas.
Krāsu salīdzinājums
Avots: Wikimedia Commons
Augšpusē ir benzola molekulas elektrostatiskā potenciāla karte. Ņemiet vērā, ka gredzena centrā ir lielāks elektronu blīvums, savukārt tā "gali" ir zilganā krāsā, jo mazāk elektronegatīvie ūdeņraža atomi ir mazāki. Tāpat šo lādiņu sadalījumu izraisa benzola aromātiskais raksturs.
Šajā kartē ir novērotas arī zaļas un dzeltenas krāsas, norādot tuvinājumus sliktiem un elektroniem bagātiem reģioniem.
Šīm krāsām ir savs mērogs, kas atšķiras no S-karnitīna; un tāpēc nav pareizi salīdzināt grupu -CO 2 - un aromātiskā gredzena centru, ko abās kartēs attēlo sarkanā krāsa.
Ja viņi abi uzturētu vienādu krāsu skalu, tad benzola kartē sarkanā krāsa kļūtu vāji oranža. Saskaņā ar šo standartizāciju var salīdzināt elektrostatiskā potenciāla kartes un līdz ar to dažādu molekulu elektronu blīvumu.
Pretējā gadījumā karte kalpotu tikai katras molekulas lādiņa sadalījuma noteikšanai.
Ķīmiskā reaģētspēja
Novērojot elektrostatiskā potenciāla karti un līdz ar to reģionus ar augstu un zemu elektronu blīvumu, var paredzēt (lai arī ne visos gadījumos), kur ķīmiskās reakcijas notiks molekulārajā struktūrā.
Reģioni ar augstu elektronu blīvumu spēj "piegādāt" savus elektronus apkārtējām sugām, kurām tie nepieciešami vai kam tie nepieciešami; Šīs negatīvi lādētās sugas, E + , sauc par elektrofiliem.
Tāpēc elektrofīli var reaģēt ar grupām, kuras attēlo sarkanā krāsa (-CO 2 - grupa un benzola gredzena centrs).
Kamēr reģioni ar mazu elektronu blīvumu reaģē ar negatīvi lādētām sugām vai ar tām, kurās ir brīvi elektronu pāri, ar kuriem dalīties; pēdējie ir zināmi kā nukleofili.
-N (CH 3 ) 3 + grupas gadījumā tas reaģēs tādā veidā, ka slāpekļa atoms iegūst elektronus (samazinās).
Elektronu blīvums atomā
Atomā elektroni pārvietojas ar milzīgu ātrumu un vienlaikus var atrasties vairākos kosmosa reģionos.
Tomēr, palielinoties attālumam no kodola, elektroni iegūst elektronisko potenciālo enerģiju un to varbūtības sadalījums samazinās.
Tas nozīmē, ka atoma elektroniskajiem mākoņiem nav noteikta robeža, bet gan izplūduša. Tāpēc nav viegli aprēķināt atoma rādiusu; ja vien nav kaimiņu, kas nosaka atšķirību to kodolu attālumos, no kuriem pusi var uzskatīt par atoma rādiusu (r = d / 2).
Atomu orbitāles un to radiālā un leņķa viļņu funkcijas parāda, kā mainās elektronu blīvums atkarībā no attāluma no kodola.
Atsauces
- Niedru koledža. (sf). Kas ir elektronu blīvums? ROKO. Atgūts no: reed.edu
- Wikipedia. (2018). Elektronu blīvums. Atgūts no: en.wikipedia.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2014. gada 11. jūnijs). Elektronu blīvuma definīcija. Atgūts no: domaco.com
- Stīvens A. Hardingers. (2017). Ilustrētā organiskās ķīmijas glosārijs: elektronu blīvums. Atgūts no: chem.ucla.edu
- Ķīmija LibreTexts. (2018. gada 29. novembris). Atomu lielumi un elektronu blīvuma sadalījumi. Atgūts no: chem.libretexts.org
- Grehems Solomons TW, Kreigs B. Frīls. (2011). Organiskā ķīmija. Amīni. (10 th izdevums.). Wiley Plus.
- Carey F. (2008). Organiskā ķīmija. (Sestais izdevums). Mc Graw Hill.