Дипол-диполни взаимодействия

Тук имам тези две молекули, отляво е пропан, а отдясно е ацеталдехид. Предварително изчислих техните моларни маси и виждаш, че те имат много близки моларни маси. Въз основа на това, което виждаш тук, според теб кое от тези две съединения ще има по-висока точка на кипене – проба от чест пропан или проба от чист ацеталдехид? Спри видеото и помисли за това. Добре. В предишни видеа, когато говорихме за различни точки на кипене и причините да са различни, говорихме за вътремолекулни сили. Вероятно се досещаш, че ако имаш куп молекули, да кажем, в течно състояние, точката на кипене ще зависи от това колко енергия трябва да вкараш в системата, за да може междумолекулните сили да бъдат преодолени, така че молекулите да се освободят и съединението да навлезе в газообразно състояние. И когато разсъждаваме за това кое съединение има по-висока точка на кипене, трябва да помислим при кое от тях има по-високи междумолекулни сили. В предишно видео говорихме за дисперсионни сили (сили на Лондон), където можем да си представим, че се образуват случайни диполи в една молекула, което може да индуцира образуване на диполи в съседна молекула. Тогава положително зареденият край или временно положително зареденият край на едната молекула може да бъде привлечен към временно отрицателно заредения край на друга молекула и обратно, и този целият феномен може да предизвика ефект на домино. И казахме, че ще имаш повече от тези дисперсионни сили, колкото по-поляризуема е молекулата, което е свързано с това колко голям електронен облак има, което е свързано с моларната ѝ маса. Когато разгледаме тези две молекули, те имат почти идентични моларни маси. Така че може да очакваш те да имат почти идентични точки на кипене, но се оказва, че това не е така. Точката на кипене на пропана е -42,1 градуса по Целзий, докато точката на кипене на ацеталдехида е 20,1 градуса по Целзий. Какво води до тази разлика? Защо ацеталдехидът има толкова висока точка на кипене? Защо е нужна повече енергия молекулите в течния ацеталдехид да могат да се освободят една от друга, да могат да преодолеят междумолекулните сили? Отговорът, както сигурно се досещаш, са други фактори, които допринасят за това, освен дисперсионните сили. И това, за което ще говорим в това видео, са дипол-диполните сили. Може би вече се досещаш какво означава това. Във видеото за дисперсионните сили разгледахме как временен дипол индуцира дипол в съседна молекула, а после те се привличат. Сега ще говорим за постоянни диполи. Когато разгледаш тези две молекули, коя според теб представлява по-силен постоянен дипол? Друг начин да разсъждаваме, е коя молекула има по-голям диполен момент? Спомни си, че молекулните диполни моменти са просто векторният сбор на всички диполни моменти на отделните връзки. Диполните моменти са пропорционални на разликите в електроотрицателността. Когато разгледаме пропана тук вляво, въглеродът е малко по-електро- отрицателен от водорода, но не е много по-електроотрицателен. Така че тук ще има диполни моменти във всяка връзка, които може да изглеждат ето така. Имаме диполни моменти, които ще изглеждат ето така. Ако това ти изглежда непознато, ти препоръчвам да преговориш видеата за диполни моменти. И както виждаш тук, при пропана има симетрия. Ако вземеш всички тези стрелки, които поставям, ако вземеш всички тези стрелки, които чертая и ги събереш, няма да получиш голям диполен момент за цялата молекула. Ще получиш малък диполен момент, защото в по-голямата си част, тези диполни моменти се компенсират. Ами ацеталдехидът? Ацеталдехидът – тук има няколко подсказки – първо, той е асиметрична молекула. При асиметричните молекули е много вероятно да има по-висок диполен момент. Друг добър индикатор е, че тук имаме атом на елемент, който е доста електроотрицателен. В този случай кислородът е силно електроотрицателен. И дори по-важно, той е много по-електро- отрицателен от въглерода. Двойната връзка въглерод-кислород – ще има значителен диполен момент само в тази двойна връзка. Може да изглежда ето така. И всички тези други диполни моменти от всички други връзки не са в състояние да неутрализират този голям диполен момент. Всъщност, те даже може да го усилят малко поради асиметрията на молекулата. И сумарно цялата молекула ще има много голям диполен момент. Той ще изглежда ето така – ще го покажа приблизително – ще сочи към по-отрицателния край, така че може да изглежда ето така, сочи към по-отрицателния край. И тук ще поставя това кръстче в по-положителния край. Можем да очакваме частичен отрицателен заряд в този край и частичен положителен заряд в този край. И какво ще се случи, ако до него има друга молекула ацеталдехид? Частично отрицателният край на едната молекула ацеталдехид ще бъде привлечен към частично положителния край на другата молекула ацеталдехид. Ето това се има предвид, когато казваме диполно-ориентиционни сили (сили на Кесом). Говорим за постоянен дипол, който е привлечен от друг постоянен дипол. Молекулите на ацеталдехида са подложени на действието на тези сили в допълнение към дисперсионните сили, поради което ацеталдехидът има по-висока точка на кипене. Някои от вас може да се чудят дали един постоянен дипол може да индуцира дипол в съседна молекула и после тези две молекули да бъдат привлечени помежду си. Простият отговор е – да, това е логично. Наистина може да има дипол, който да индуцира диполно взаимодействие. И може да разгледаме това с няколко примера в бъдеще, но такова взаимодействие е напълно възможно. Може да има временен дипол, който индуцира дипол в съседна молекула и те могат да се привлекат вазимно, което да доведе до ефект на доминото. Или може един постоянен дипол да взаимодейства с друг постоянен дипол, които взаимно да се привличат. И третият случай е когато един постоянен дипол индуцира дипол в съседна молекула.