Mi az elektronikus sűrűség?



az elektronikus sűrűség ez az intézkedés, hogy mennyire valószínű, hogy az elektron egy adott térségben megtalálható; vagy egy atommag, vagy a molekuláris struktúrák "környezetei" körül.

Minél nagyobb az adott ponton az elektronok koncentrációja, annál nagyobb az elektron-sűrűség, és ezért megkülönböztetik a környezetét, és bizonyos jellemzőket mutatnak, amelyek magyarázzák a kémiai reaktivitást. Az ilyen koncepció ábrázolásának grafikus és kiváló módja a elektrosztatikus potenciál térkép.

Például az S-karnitin-enantiomer szerkezete a megfelelő elektrosztatikus potenciál térképpel a felső képen látható. A szivárvány színeiből álló skála megfigyelhető: piros a nagyobb elektronikus sűrűségű régiót jelöli, a kék pedig az elektronok szegény régióját..

Mivel a molekula balról jobbra halad, elhagyjuk a -CO csoportot2- CH csontváz felé2-CHOH-CH2, ahol a színek sárgaek és zöldek, ami az elektronikus sűrűség csökkenését jelzi; az -N csoporthoz (CH3)3+, a legszegényebb elektron-régió, kék.

Általában a régiók, ahol az elektronikus sűrűség alacsony (a sárga és a zöld szín) a molekulában a legkevésbé reaktívak.

index

  • 1 Koncepció
  • 2 Elektrosztatikus potenciál térkép
    • 2.1 A színek összehasonlítása
    • 2.2 Kémiai reakcióképesség
  • 3 Elektronikus sűrűség az atomban
  • 4 Referenciák

koncepció

Több, mint a kémia, az elektronikus sűrűség fizikai jellegű, mert az elektronok nem maradnak statikusak, hanem az egyik oldalról a másikba áramló elektromos mezőkkel utaznak.

És ezeknek a mezőknek a variációja a van der Waals (az összes gömbfelület) felületén az elektronikus sűrűségbeli különbségekből ered..

Az S-karnitin szerkezetét a gömbök és a rudak modellje képviseli, de ha van van Waals felszíne, akkor a rudak eltűnnek, és csak egy matt-szférás szett figyelhető meg (azonos színekkel)..

Az elektronok nagyobb valószínűséggel fognak elterjedni a több elektronegatív atom körül; a molekuláris szerkezetben azonban egynél több elektronegatív atom is lehet, ezért atomok csoportjai, amelyek szintén saját induktív hatást fejtenek ki.

Ez azt jelenti, hogy az elektromos tér több, mint amennyit egy molekula megfigyelésével lehet előrejelezni; vagyis a negatív töltések vagy az elektronikus sűrűség többé-kevésbé polarizálódhat.

Ez a következőképpen magyarázható: a díjak megoszlása ​​homogénebbé válik.

Elektrosztatikus potenciál térkép

Például az oxigénatomot tartalmazó -OH csoport vonzza a szomszédos atomok elektron-sűrűségét; az S-karnitinban azonban az elektronikus sűrűség egy részét a -CO csoporthoz adják2-, miközben az -N csoportot (CH3)3+ nagyobb elektronikus hiány.

Megjegyezzük, hogy nagyon bonyolult következtetni lehet arra, hogy az induktív hatások hogyan működnek egy komplex molekulában, például egy fehérjében.

Annak érdekében, hogy áttekintést kapjunk a szerkezeti elektromos mezőkben fennálló különbségekről, az elektrosztatikus potenciál térképek számítási számítása történik.

Ezek a számítások a pozitív pont töltés elhelyezését és a molekula felszínén való mozgatását foglalják magukban; ahol kevesebb elektronikus sűrűség van, elektrosztatikus repulzió lesz, és minél nagyobb az elnyomás, annál intenzívebb lesz a kék szín..

Ahol nagyobb az elektronikus sűrűség, erős elektromos elektrosztatikus vonzódás lesz, amelyet a piros szín képvisel.

A számítások figyelembe veszik a strukturális szempontokat, a kapcsolatok dipólus pillanatait, az összes erősen elektronegatív atom által okozott induktív hatásokat stb. Ennek eredményeképpen a színes felületeket és a vizuális fellebbezést kapja.

A színek összehasonlítása

A fentiekben a benzolmolekula elektrosztatikus potenciál térképe látható. Megjegyezzük, hogy a gyűrű közepén egy magasabb elektronsűrűség van, míg a "pontok" kékes színűek, a kevésbé elektronegatív hidrogénatomok miatt. Ez a megoszlás a benzol aromás jellegéből adódik.

Ebben a térképen a zöld és a sárga színek is megfigyelhetők, jelezve a szegény és az elektronban gazdag régiók közelítését.

Ezeknek a színeknek a saját skála van, az S-karnitinéval eltérő; és ezért helytelen összehasonlítani a -CO csoportot2- és az aromás gyűrű közepe, mindkettő a piros színnel a térképeken.

Ha mindketten ugyanolyan színskálát tartanak fenn, akkor azt mutatná, hogy a benzol térképen a piros szín halvány narancssárga színű. Ebben a szabványosításban az elektrosztatikus potenciál térképek összehasonlíthatók, és ezért több molekula elektronikus sűrűsége is összehasonlítható.

Ha nem, a térkép csak az egyes molekulák töltéseloszlásait ismerné meg.

Kémiai reakcióképesség

Az elektrosztatikus potenciál térképét, és ezért a magas és alacsony elektronikus sűrűségű régiókat figyelemmel meg lehet állapítani (bár nem minden esetben), ahol a molekuláris szerkezetben kémiai reakciók lépnek fel..

A nagy elektron-sűrűségű régiók képesek „biztosítani” elektronjaikat a környező fajokra, amelyekre szükségük van vagy szükségük van; ezekre a fajokra, negatív töltéssel, E+, elektrofilekként ismertek.

Ezért az elektrofilek reagálhatnak a piros színnel képviselt csoportokkal (-CO csoport)2- és a benzolgyűrű középpontja).

Míg az alacsony elektron-sűrűségű régiók negatív töltésű fajokkal reagálnak, vagy azoknak, amelyeknek elektronmentes párok vannak osztva; az utóbbiak nukleofilekként ismertek.

Az -N csoport esetében (CH3)3+, olyan módon reagál, hogy a nitrogénatom elektronokat kap (csökkentve).

Elektronikus sűrűség az atomban

Az atomban az elektronok óriási sebességgel mozognak, és ugyanabban az időben több térben is lehetnek.

Mivel azonban a mag távolsága megnő, az elektronok elektronikus potenciálenergiát szereznek, és a valószínűségi eloszlás csökken..

Ez azt jelenti, hogy az atom elektronikus felhőinek nincs meghatározott határa, de homályos. Ezért nem könnyű kiszámítani az atom sugarát; kivéve, ha vannak szomszédok, amelyek különbséget tesznek a maguk távolságában, amelynek felét lehet atom sugárnak tekinteni (r = d / 2).

Az atomi orbiták, valamint a sugárirányú és szögletes hullámok funkciói azt mutatják, hogy az elektronikus sűrűséget a magtól elválasztott távolságtól függően módosítják..

referenciák

  1. Reed Főiskola. (N.d.). Mi az elektronsűrűség? ROCO. A lap eredeti címe: reed.edu
  2. Wikipedia. (2018). Elektronsűrűség. Lap forrása: en.wikipedia.org
  3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2014. június 11.). Elektronsűrűség meghatározás. A lap eredeti címe: thinkco.com
  4. Steven A. Hardinger. (2017). A szerves kémia illusztrált szószedete: elektronsűrűség. Lap forrása: chem.ucla.edu
  5. Kémia LibreTexts. (2018. november 29.). Atom méretek és elektronsűrűség-eloszlások. Lap forrása: chem.libretexts.org
  6. Graham Solomons T. W., Craig B. Fryhle. (2011). Szerves kémia. Aminok. (10th kiadás.). Wiley Plus.
  7. Carey F. (2008). Szerves kémia (Hatodik kiadás). Mc Graw-hegy.