Mis on elektrooniline tihedus?



The elektrooniline tihedus see on näitaja sellest, kui tõenäoline on elektroni leidmine antud ruumi piirkonnas; kas aatomituuma või molekulaarstruktuuride "naabruskondade" ümber.

Mida kõrgem on elektronide kontsentratsioon antud punktis, seda suurem on elektronide tihedus ja seetõttu eristub see ümbritsevast keskkonnast ja omab teatavaid omadusi, mis selgitavad keemilist reaktiivsust. Graafiline ja suurepärane viis sellise kontseptsiooni esindamiseks on läbi elektrostaatilise potentsiaali kaart.

Näiteks näidatakse S-karnitiini enantiomeeri struktuuri koos vastava elektrostaatilise potentsiaaliga kaardiga ülemisest pildist. Vikerkaare värvidest koosnevat skaalat võib täheldada: punane, mis näitab suurema elektroonilise tihedusega piirkonda, ja sinine selle regiooni jaoks, kus elektronid on halvad..

Kuna molekul liigub vasakult paremale, liigume rühmast -CO eemale2- skeleti CH suunas2-CHOH-CH2, kus värvid on kollased ja rohelised, mis näitab elektroonilise tiheduse vähenemist; rühmale -N (CH3)3+, kõige vaesem elektronide piirkond, sinine.

Üldiselt on piirkonnad, kus elektrooniline tihedus on madal (kollased ja rohelised), molekulis kõige vähem reageerivad.

Indeks

  • 1 Mõiste
  • 2 Elektrostaatilise potentsiaali kaart
    • 2.1 Värvide võrdlemine
    • 2.2 Keemiline reaktsioonivõime
  • 3 Elektrooniline tihedus aatomis
  • 4 Viited

Mõiste

Rohkem kui keemia, on elektrooniline tihedus füüsiline, sest elektronid ei jää staatiliseks, vaid reisivad ühelt küljelt teisele, tekitades elektrivälju.

Ja nende väljade variatsioon tekitab van der Waalsi (kõik need sfääripinnad) pindade erinevused elektroonilistes tihedustes.

S-karnitiini struktuuri esindab sfääride ja baaride mudel, kuid kui see on oma van der Waalsi pinnale, kaovad vardad ja täheldataks ainult matt-sfääride kogumit (samade värvidega).

Elektronid on tõenäolisem, et lähevad rohkem elektronegatiivsete aatomite ümber; siiski võib molekulaarses struktuuris esineda rohkem kui üks elektronegatiivne aatom ja seega aatomite rühmad, mis avaldavad ka oma induktiivset toimet.

See tähendab, et elektrivälja varieerub rohkem, kui on võimalik ennustada, jälgides molekuli kui varesõitu; see tähendab, et negatiivsete laengute või elektroonilise tiheduse polariseerumine võib olla rohkem või vähem.

Seda võib selgitada ka järgmiselt: tasude jaotus muutub homogeensemaks.

Elektrostaatilise potentsiaali kaart

Näiteks -OH rühm hapniku aatomi saamiseks meelitab selle naabruses olevate aatomite elektrontihedust; S-karnitiinis annab see siiski osa oma elektroonilisest tihedusest rühmale -CO2-, samal ajal lahkudes rühmast -N (CH3)3+ suurem elektrooniline puudus.

Pange tähele, et võib olla väga keeruline järeldada, kuidas induktiivsed mõjud töötavad keerulises molekulis, näiteks valgus.

Selleks, et saada ülevaade elektriväljade erinevustest struktuuris, kasutatakse elektrostaatiliste potentsiaalsete kaartide arvutuslikku arvutamist.

Need arvutused koosnevad positiivse punkti laetuse asetamisest ja selle liikumisest mööda molekuli pinda; kus on vähem elektroonilist tihedust, tekib elektrostaatiline tõrjutus ja mida suurem on tõrjutus, seda intensiivsem on sinine värv.

Kui elektrooniline tihedus on suurem, tekib tugev elektrostaatiline atraktsioon, mida kujutab punane värvus.

Arvutustes võetakse arvesse kõiki struktuurilisi aspekte, linkide dipoolseid hetki, kõigi kõrgelt elektronegatiivsete aatomite põhjustatud induktiivseid mõjusid jne. Selle tulemusena saad need värvilised pinnad ja visuaalsed küljed.

Värvide võrdlemine

Ülal on benseeni molekuli elektrostaatilise potentsiaali kaart. Pange tähele, et ringi keskel on kõrgem elektrontihedus, samas kui selle "punktid" on sinist värvi, kuna vähem elektroonegatiivseid vesinikuaatomeid on. Samuti on see tasude jaotus tingitud benseeni aromaatsest iseloomust.

Selles kaardil on täheldatud ka rohelisi ja kollaseid värve, mis viitavad ligilähedastele vaeste ja elektronide rikkalikele piirkondadele.

Nendel värvidel on oma skaala, mis erineb S-karnitiinist; seetõttu on vale võrrelda -CO rühma2- ja aromaatse ringi keskosa, mida mõlemad kujutavad oma kaartidel punast värvi.

Kui mõlemad hoiaksid sama värviskaala, siis näitaks see, et punane värvus benseenikaardil pöördus nõrgalt oranžilt. Selle standardimise kohaselt saab võrrelda elektrostaatilisi potentsiaalseid kaarte ja seega mitme molekuli elektroonilisi tihedusi.

Kui ei, siis oleks kaardil võimalik teada ainult üksiku molekuli laengute jaotumist.

Keemiline reaktsioonivõime

Elektrostaatilise potentsiaali kaarti ja seega kõrge ja madala elektroonilise tihedusega piirkondi vaadates võib seda prognoosida (kuigi mitte kõigil juhtudel), kus molekulaarstruktuuris ilmnevad keemilised reaktsioonid.

Kõrge elektrontihedusega piirkonnad on võimelised "andma" oma elektronid ümbritsevatele liikidele, kes neid vajavad või vajavad; nendele liikidele negatiivselt laetud, E+, neid tuntakse elektrofiilidena.

Seetõttu võivad elektrofiilid reageerida punase värviga esindatud rühmadega (-CO rühm)2- ja benseenitsükli keskpunkt).

Madala elektrontihedusega piirkonnad reageerivad negatiivselt laetud liikidega või nendega, kellel on jagamiseks elektronivabad paarid; viimased on tuntud kui nukleofiilid.

Rühma -N (CH3)3+, see reageerib nii, et lämmastikuaatom saab elektronid (väheneb).

Elektrooniline tihedus aatomis

Aatomis liiguvad elektronid tohututel kiirustel ja võivad olla samas ruumis mitmetes piirkondades.

Kuna tuuma kaugus suureneb, omandavad elektronid potentsiaalset elektroonilist energiat ja nende tõenäosusjaotus väheneb.

See tähendab, et aatomi elektroonilistel pilvedel ei ole määratletud piiri, vaid ähmane. Seetõttu ei ole aatomkiiruse arvutamine lihtne; kui ei ole naabreid, kes määravad oma tuumade vahemaades erinevuse, mille poole võib pidada aatomkiirguseks (r = d / 2).

Aatomite orbitaalid ja nende radiaalsete ja nurklainete funktsioonid näitavad, kuidas elektroonilist tihedust modifitseeritakse sõltuvalt kaugusest, mis neid tuumast eraldab.

Viited

  1. Reedi kolledž. (s.f.). Mis on elektrontihedus? ROCO Välja otsitud andmebaasist: reed.edu
  2. Wikipedia. (2018). Elektrontihedus. Välja otsitud andmebaasist: en.wikipedia.org
  3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11. juuni 2014). Elektrontiheduse definitsioon. Välja otsitud andmebaasist: thinkco.com
  4. Steven A. Hardinger. (2017). Illustreeritud orgaanilise keemia sõnastik: elektronide tihedus. Välja otsitud andmebaasist: chem.ucla.edu
  5. Keemia LibreTexts. (29. november 2018). Aatomite suurused ja elektrontiheduse jaotused. Välja otsitud andmebaasist: chem.libretexts.org
  6. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Orgaaniline keemia. Amiinid (10)th väljaanne.). Wiley Plus.
  7. Carey F. (2008). Orgaaniline keemia (Kuues väljaanne). Mc Grawi mägi.