Kas ir elektroniskais blīvums?



The elektroniskais blīvums tas ir mērījums, cik iespējams ir atrast elektronu noteiktā kosmosa reģionā; vai nu ap atomu kodolu, vai "apkārtnē" molekulārajās struktūrās.

Jo lielāks ir elektronu koncentrācija noteiktā punktā, jo lielāks ir elektronu blīvums, un tāpēc tas atšķirsies no apkārtnes un tam piemīt noteiktas īpašības, kas izskaidro ķīmisko reaktivitāti. Grafisks un lielisks veids, kā pārstāvēt šādu koncepciju, ir caur elektrostatiskā potenciāla karte.

Piemēram, augšējā attēlā ir parādīta S-karnitīna enantiomēra struktūra ar atbilstošo elektrostatiskā potenciāla karti. Var novērot varavīksnes krāsu skalu: sarkanā krāsā, kas norāda uz lielāku elektronisko blīvumu, un zilā krāsā, kas ir vājš elektronos..

Tā kā molekula tiek pārvietota no kreisās uz labo pusi, mēs pāriet no grupas -CO2- uz skeleta CH2-CHOH-CH2, ja krāsas ir dzeltenas un zaļas, kas norāda uz elektroniskā blīvuma samazināšanos; grupai -N (CH3)3+, nabadzīgākais elektronu reģions, zils.

Parasti reģioni, kuros elektroniskais blīvums ir zems (dzeltenās un zaļās krāsas), molekulā ir vismazāk reaktīvi.

Indekss

  • 1 Koncepcija
  • 2 Elektrostatiskā potenciāla karte
    • 2.1 Krāsu salīdzinājums
    • 2.2 Ķīmiskā reaktivitāte
  • 3 Elektroniskais blīvums atomā
  • 4 Atsauces

Koncepcija

Vairāk nekā ķīmija, elektroniskais blīvums ir fizisks raksturs, jo elektroni nepaliek statiski, bet ceļo no vienas puses uz citu, radot elektriskos laukus..

Un šo laukumu variācija izraisa atšķirības elektroniskajos blīvumos van der Waals virsmās (visas sfēras virsmas).

S-karnitīna struktūru attēlo sfēras un stieņu modelis, bet, ja tā būtu tās van der Waals virsmai, stieņi izzustu un tiktu ievērots tikai matēts sfēras kopums (ar vienādām krāsām).

Elektroniem būs lielāka varbūtība, ka tie ietvers vairāk elektronegatīvos atomus; tomēr molekulārajā struktūrā var būt vairāk nekā viens elektronegatīvs atoms, un tāpēc atomu grupas, kas arī izmanto savu induktīvo efektu.

Tas nozīmē, ka elektriskais lauks mainās vairāk, nekā to var paredzēt, novērojot molekulu kā pļāpu; tas nozīmē, ka negatīvās maksas vai elektroniskais blīvums var būt vairāk vai mazāk polarizēts.

To var izskaidrot arī šādi: maksas sadale kļūst viendabīgāka.

Elektrostatiskā potenciāla karte

Piemēram, -OH grupa, kurai ir skābekļa atoms, piesaista kaimiņu atomu elektronu blīvumu; tomēr S-karnitīnā tā nodrošina daļu no tās elektroniskā blīvuma -CO grupai2-, vienlaicīgi atstājot grupu -N (CH3)3+ ar lielāku elektronisko trūkumu.

Ņemiet vērā, ka var būt ļoti sarežģīti secināt, kā induktīvie efekti darbojas kompleksā molekulā, piemēram, proteīnā.

Lai iegūtu pārskatu par šādām struktūrvienības elektrisko lauku atšķirībām, tiek izmantots elektrostatisko potenciālu karšu aprēķins.

Šie aprēķini sastāv no pozitīvā punkta lādiņa un tā pārvietošanas pa molekulas virsmu; ja ir mazāks elektroniskais blīvums, būs elektrostatiska atgrūšana, jo lielāks atbaidījums, jo intensīvāka būs zilā krāsa..

Ja elektroniskais blīvums ir lielāks, būs spēcīgs elektrostatiskais piesaiste, ko attēlo sarkanā krāsa.

Aprēķinos ņemti vērā visi strukturālie aspekti, saikņu dipola momenti, induktīvās sekas, ko izraisa visi ļoti elektronegatīvie atomi utt. Tā rezultātā jūs saņemsiet šīs krāsainas virsmas un vizuālo pievilcību.

Krāsu salīdzinājums

Virs ir benzola molekulas elektrostatiskā potenciāla karte. Ņemiet vērā, ka gredzena centrā ir augstāks elektronu blīvums, bet tā "punkti" ir zilgani, jo mazāk elektronegatīvie ūdeņraža atomi. Arī šo izmaksu sadalījums ir saistīts ar benzola aromātisko raksturu.

Šajā kartē tiek novērotas arī zaļās un dzeltenās krāsas, kas norāda uz nabadzīgo un elektronu bagātajiem reģioniem.

Šīm krāsām ir savs mērogs, kas atšķiras no S-karnitīna skalas; un tādēļ ir nepareizi salīdzināt -CO grupu2- un aromātiskā gredzena centrs, kas abos attēlots ar sarkano krāsu to kartēs.

Ja abas saglabātu to pašu krāsu skalu, tas parādītu, ka sarkanā krāsa uz benzola kartes pagriezās no vāja oranža. Saskaņā ar šo standartizāciju var salīdzināt elektrostatisko potenciālu kartes un līdz ar to vairāku molekulu elektronisko blīvumu.

Ja nē, karte kalpotu tikai, lai uzzinātu atsevišķas molekulas maksas sadalījumu.

Ķīmiskā reaktivitāte

Ievērojot elektrostatiskā potenciāla karti un līdz ar to reģionus ar augstu un zemu elektronisko blīvumu, to var paredzēt (lai gan ne visos gadījumos), kad molekulārajā struktūrā notiks ķīmiskās reakcijas..

Reģioni ar augstu elektronu blīvumu spēj „nodrošināt” savus elektronus apkārtējām sugām, kas to pieprasa vai ir vajadzīgas; šīm sugām, negatīvi uzlādēts, E+, tie ir pazīstami kā elektrofīli.

Tāpēc elektrofīli var reaģēt ar sarkanās krāsas pārstāvētajām grupām (-CO grupa)2- un benzola gredzena centrs).

Lai gan reģioni ar zemu elektronu blīvumu, tie reaģē ar negatīvi uzlādētām sugām vai tiem, kuriem ir elektroniski brīvi pāri; pēdējie ir pazīstami kā nukleofīli.

N-grupas gadījumā (CH3)3+, tas reaģēs tā, ka slāpekļa atoms iegūst elektronus (samazinās).

Elektroniskais blīvums atomā

Atomā elektroni pārvietojas milzīgā ātrumā un vienlaikus var būt vairākos kosmosa reģionos.

Tomēr, tā kā kodola attālums palielinās, elektroni iegūst elektronisko potenciālo enerģiju un mazinās to varbūtības sadalījums.

Tas nozīmē, ka atoma elektroniskajiem mākoņiem nav noteikta robeža, bet neskaidra. Tāpēc nav viegli aprēķināt atomu rādiusu; ja vien nav kaimiņu, kas nosaka atšķirību starp to kodoliem, kuru pusi var uzskatīt par atomu rādiusu (r = d / 2).

Atomu orbitāli un to radiālo un leņķa viļņu funkcijas parāda, kā elektroniskais blīvums tiek mainīts atkarībā no attāluma, kas tos atdala no kodola.

Atsauces

  1. Reed koledža. (s.f.). Kas ir elektronu blīvums? ROCO Saturs iegūts no: reed.edu
  2. Vikipēdija. (2018). Elektronu blīvums. Saturs iegūts no: en.wikipedia.org
  3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2014. gada 11. jūnijs). Elektronu blīvuma definīcija. Saturs iegūts no: thinkco.com
  4. Steven A. Hardinger. (2017). Ilustrēts Organiskās ķīmijas vārdnīca: elektronu blīvums. Saturs iegūts no: chem.ucla.edu
  5. Ķīmija LibreTexts. (2018. gada 29. novembris). Atomu lielumi un elektronu blīvuma sadalījumi. Saturs iegūts no: chem.libretexts.org
  6. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Organiskā ķīmija. Amīni (10. \ Tth izdevumā.). Wiley Plus.
  7. Carey F. (2008). Organiskā ķīmija (Sestais izdevums). Mc Graw kalns.