العزم القطبي - للجزيئات غير القطبية - لجزيئات القطبية - Dipole moment

العزم القطبي Dipole moment

هو الخاصية التي يمكن قياسها من توزيع الشحنة الكهربية لجزئ مامن خلال قياس مدى عدم انطباق مركز التوزيع الإلكتروني في الجزئ على مركز توزيع الشحنة النووية الموجبة ويتم حساب قيمة العزم القطبي من العلاقة الآتية :- 

العزم القطبي = الشحنة ( الوحدات الإلكتروستاتيكية ) x المسافة ( انجستروم )  

µ = q x d (A^o)

يقدر العزم القطبي بوحدة تسمى Debye نسبة للعالم Peter J.W. Debye ويرمز لها بالرمز D  وتساوي في النظام العالمي  SI:

  1D = 3.33x10^-30 Coulomb meters ( C.m ) 

يوضح اتجاه استقطاب الرابطة باستخدام السهم التالي حيث يشير إلى الطرف الأكثر سالبية

سؤال/

إذا كانت شحنة الإلكترون x 10^-19 Cm6.1 والمسافة بين البروتون والإلكترون هي Pm 100 أحسب قيمة العزم القطبي بوحدة ديباي ؟ 

جواب/

عزم الرابطة هو العزم القطبي لرابطة مفردة . 

1- إذا كان الجزئ يتكون من ذرتين فأن عزم الرابطة = عزم ثنائي القطب .

2- إذا كان الجزئ يتكون من عدة  ذرات فأن عزم الرابطة = محصلة متجهات عزم الروابط المختلفة حيث تعتمد قطبية الجزيئات على فارق الكهروسالبية لذرات العناصر وعلى الشكل الهندسي للجزئ وكذلك وضع الأزواج الإلكترونية غير الرابطة .

العزم القطبي للجزيئات غير القطبية  Nonpolar molecules  

جزئ CCl₄ و CH₄

µ = 0

جزئ CO₂ 

جزئ ₃BF 

العزم القطبي لجزيئات القطبية Polar molecules  

  جزئ CH₃Cl 

جزئ SO₂  

على الرغم من تشابه هذا الجزئ في الصيغة الجزيئية مع  المرآب  CO₂ إلا أنه  يختلف  عنه في قيمة العزم القطبي وهذا يعني أن الجزئ غير  خطي  وإنما  منحني bent  بسبب  وجود زوج الإلكترونات غير الرابط على ذرة الكبريت. 

جزئ الماء H₂O 

جزئ NH₃  و NF₃

ملاحظة  

1- تساهم الأزواج الإلكترونية غير الرابطة بشكل كبير في العزم القطبي للماء والأمونيا وذلك لأنها لا تتصل بذرة أخرى لتعادل جزًءً من شحنتها السالبة وبالتالي تساهم بعزم كبير بعيدا عن الذرة المركزية .

2- تؤثر قيم الكهروسالبية  لذرات العناصر  تأثير واضح على العزم القطبي وكذلك على قيمة عزم الرابطة C-C الأحادية اعتمادا على التهجين والقيم التالية قام باحتسابها العالم بيترو Petro سنة 1958م توضح ذلك .

 يتضح من هذه القيم أنه آلما زاد الفارق في الكهروسالبية زاد عزم الرابطة

تعمل المجموعات الدافعة للإلكترونات على إنقاص العزم القطبي للرابطة حيث تصبح الشحنة منتشرة وغير متمركزة ، والعكس صحيح بالنسبة للمجموعات الساحبة للإلكترونات .

سؤال /

إن قيمة العزم القطبي للمركب HC≡C-CH₂-CH₃ هو D8.0 أكبر بكثير من قيمة العزم القطبي للمركب H₂C=CH-CH₂CH₃ التي تبلغ 0.3D فكيف تفسر هذا الاختلاف على الرغم من أنهما ناتجان بصورة رئيسية عن قطبية واحدة من روابط C-C الأحادية في الجزيئين ؟  

جواب/

تفسير ذلك هو أن الرابطة في المركب الأول ناتجة من تهجين C_sp-C_sp3 فتكون أعلى كهروسالبية من الرابطة في المركب الثاني الناتجة من تهجين C_sp2-C_sp3  

سؤال /

العزم القطبي للمركب CH₃Cl هو 1.87D أكبر من العزم القطبي للمركب 1.85D, CH₃F رغم أن كهروسالبية الفلور أعلى من كهروسالبية الكلور فسر ذلك ؟  

الجواب/

السبب في ذلك هو صغر حجم ذرة الفلور الذي يؤدي إلى قربها من ذرة الكربون فيقل العزم القطبي . 

المصادر

• الكيمياء العضوية الحديثة . د عادل جرار  ، الطبعة الأولى (2002) / دار أويا للطباعة والنشر والتوزيع ـ طرابلس ـ الجماهيرية العظمى . 
•   الكيمياء العامة . فريدريك لونجو . مترجم . منشورات الأردن . (1981) / مجمع اللغة العربي الأردني . 

• Organic Chemistry / G. Patrick  . ( Second edition) , 2004 , BIOS Scientific , UK .
• Organic Chemistry / G. Marc Loudon  . ( Fourth edition ) , 2002 , Oxford University Press , Inc . USA
•   Stereochemistry /  David G. Morris  , 2001, Royal Society of Chemistry , UK .
•  Organic Chemistry / Philip S. Bailey , Christina A. Bailey . ( Sixth edition ) ,  2000, Prentice-Hall , Inc . New Jersey .
•  Organic Chemistry / Graham Solomons , Craig Fryhle . ( Seventh edition ) , 2000,  John Wiley & Sons .
• Organic Chemistry / Thomas N. Sorrell , 1999, University Science Books .
• Foundations of  Organic Chemistry / Michael Hornby , Josephine  Peach  , 1997,  Oxford University Press , Inc .  New York .
• Textbook of Practical Organic Chemistry / Vogel^'s. ( Fifth edition ) , 1996,  Longman , Edinburgh Gate , UK .
• Organic Chemistry / John McMurry . ( Fourth edition ) , 1996, T I P , Inc .USA
• Organic Chemistry / Morrison , Boyd . ( Fifth edition ) , 1987,  Allyn  and  Bacon  , Inc .
• Introduction to Organic Chemistry / Douglas Applequist , Charles Depuy , Kennth  L. Rinehart , (Third edition ) ,1982 , John Wiley & Sons , Inc .
• Organic Chemistry " A Short Course " / Harold  Hart ,  Robert  D.  Schuetz .  ( Fifth edition ) , 1978 , Houghton Mifflin Company . USA .
• Organic Chemistry / Douglas C. Neckers , Michael P. Doyle , 1977 , John Wiley  & Sons , Inc . USA .
• Solution Manual /Douglas C. Neckers , Michael P. Doyle , Erich C, 1977 , John  Wiley & Sons , Inc .
•  Fundamental Principal  Lecturer in Organic Chemistry / I. Finar, Sixth edition  ,1976, Longman , London .
• Organic Chemistry / G. A. Taylor , 1975, Longman Group Limited , London .
• Essential of Organic and Biochemistry / Donald  J. Burton , Joseph  I. Routh .   1974,  W. B. Saunders Company . Toronto , Canada .
• Inorganic Chemistry , Principles of Structure  and  Reactivity  / James HuHeey ,  Ellen A. Keiter , Richard  L. Keiter  . ( Fourth edition ) , 1993, Harper Collins .
• General Chemistry / James E. Brady . ( Fifth edition ) , 1990, John Wiley & Sons ,  Inc . Canada .
• Chemical Principles / William L. Masterton , Emil J. Slowinski , Conrad  L.  Staitski . ( fifth edition ) , 1981, Holt-Saunders Japan , LTD .
• General Chemistry / Luder , Zuffanti , Shepard , Vernon . ( Third edition ) , 1966,
•  W. B. Saunders Company . London W. C. I
• Biochemical Calculations / Irwin H. Segel . ( Second Edition ) , 1975