Mật độ điện Tử Là Gì? / Hóa Học | Thpanorama

các mật độ điện tử nó là thước đo khả năng tìm thấy electron trong một vùng không gian nhất định; hoặc xung quanh một hạt nhân nguyên tử, hoặc trong "vùng lân cận" trong các cấu trúc phân tử.

Nồng độ cao của các electron tại một điểm nhất định, mật độ điện tử cao hơn, và do đó được phân biệt với môi trường xung quanh và sẽ trưng bày một số đặc điểm để giải thích phản ứng hóa học. Một đồ họa và cách tuyệt vời để thể hiện một khái niệm như vậy, là thông qua bản đồ tiềm năng tĩnh điện.

Ví dụ, cấu trúc của enantome S-Carnitine với bản đồ tiềm năng tĩnh điện tương ứng của nó được hiển thị trong hình trên. Có thể quan sát thang đo được tạo bởi màu sắc của cầu vồng: màu đỏ để biểu thị vùng có mật độ điện tử lớn hơn và màu xanh lam cho vùng đó nghèo điện tử.

Khi phân tử đi qua trái sang phải, chúng tôi di chuyển ra khỏi nhóm -CO2- về phía bộ xương CH2-CHOH-CH2, trong đó màu sắc là màu vàng và màu xanh lá cây, biểu thị sự giảm mật độ điện tử; đến nhóm -N (CH3)3+, vùng electron nghèo nhất, màu xanh.

Nói chung, các khu vực có mật độ điện tử thấp (màu vàng và màu xanh lá cây) là ít phản ứng nhất trong một phân tử.

Chỉ số

• 1 Khái niệm
• 2 Bản đồ tiềm năng tĩnh điện
  • 2.1 So sánh màu sắc
  • 2.2 Phản ứng hóa học
• 3 Mật độ điện tử trong nguyên tử
• 4 tài liệu tham khảo

Khái niệm

Hơn cả hóa học, mật độ điện tử có bản chất vật lý, vì các electron không tĩnh, mà di chuyển từ bên này sang bên khác tạo ra điện trường.

Và sự biến đổi của các trường này tạo ra sự khác biệt về mật độ điện tử trong các bề mặt của van der Waals (tất cả các bề mặt của hình cầu).

Cấu trúc của S-carnitine được đại diện bởi một mô hình của hình cầu và que, nhưng nếu nó là bởi van der Waals bề mặt của chúng, biến mất thanh và quan sát chỉ có một bộ đóng bánh chế biến tiếp (với các màu sắc giống nhau).

Các electron sẽ có nhiều khả năng rình mò xung quanh các nguyên tử có độ âm điện lớn hơn; tuy nhiên, có thể có nhiều hơn một nguyên tử có độ âm điện trong cấu trúc phân tử, và do đó, các nhóm nguyên tử cũng phát huy tác dụng cảm ứng của riêng chúng.

Điều này có nghĩa là điện trường thay đổi nhiều hơn mức có thể dự đoán bằng cách quan sát một phân tử khi con quạ bay; nghĩa là, có thể có ít nhiều sự phân cực của điện tích âm hoặc mật độ điện tử.

Điều này cũng có thể được giải thích như sau: sự phân phối các khoản phí trở nên đồng nhất hơn.

Bản đồ tiềm năng tĩnh điện

Ví dụ, nhóm -OH để có một nguyên tử oxy thu hút mật độ electron của các nguyên tử lân cận; tuy nhiên, trong S-Carnitine, nó cung cấp một phần mật độ điện tử cho nhóm -CO2-, đồng thời rời nhóm -N (CH3)3+ với sự thiếu hụt điện tử lớn hơn.

Lưu ý rằng có thể rất phức tạp để suy ra cách các hiệu ứng cảm ứng hoạt động trong một phân tử phức tạp, chẳng hạn như protein.

Để có cái nhìn tổng quan về sự khác biệt như vậy trong các điện trường trong cấu trúc, tính toán tính toán của các bản đồ tiềm năng tĩnh điện được sử dụng.

Những tính toán này bao gồm việc đặt một điện tích điểm dương và di chuyển nó dọc theo bề mặt của phân tử; nơi nào có mật độ điện tử ít hơn, sẽ có lực đẩy tĩnh điện, và lực đẩy càng cao, màu xanh sẽ càng dữ dội.

Nếu mật độ điện tử càng lớn, sẽ có lực hút tĩnh điện mạnh, được biểu thị bằng màu đỏ.

Các tính toán có tính đến tất cả các khía cạnh cấu trúc, các khoảnh khắc lưỡng cực của các liên kết, các hiệu ứng cảm ứng gây ra bởi tất cả các nguyên tử có độ âm điện cao, v.v. Và kết quả là, bạn có được những bề mặt đầy màu sắc và hấp dẫn thị giác.

So sánh màu sắc

bản đồ tiềm năng hàng đầu điện cho một phân tử benzen được hiển thị. Lưu ý rằng ở trung tâm của vòng mật độ electron không lớn, trong khi họ "điểm" là một màu xanh, các nguyên tử hydro ít âm điện. Hơn nữa, phân phối này của tải trọng do bản chất thơm của benzen.

Trong bản đồ này, các màu xanh lá cây và màu vàng cũng được quan sát, biểu thị các xấp xỉ cho các khu vực nghèo và giàu điện tử.

Những màu này có thang đo riêng, khác với màu S-Carnitine; và do đó, không đúng khi so sánh nhóm -CO2- và trung tâm của vòng thơm, cả hai được thể hiện bằng màu đỏ trên bản đồ của họ.

Nếu cả hai giữ cùng một thang màu, nó sẽ cho thấy màu đỏ trên bản đồ benzen chuyển từ màu cam nhạt. Theo tiêu chuẩn này, các bản đồ tiềm năng tĩnh điện có thể được so sánh, và do đó, mật độ điện tử của một số phân tử.

Nếu không, bản đồ sẽ chỉ phục vụ để biết phân phối điện tích cho một phân tử riêng lẻ.

Phản ứng hóa học

Quan sát bản đồ điện tiềm năng, và do đó các khu vực có mật độ electron cao và thấp, có thể dự đoán (nhưng không phải trong mọi trường hợp) xảy ra nơi các phản ứng hóa học trong cấu trúc phân tử.

Các khu vực có mật độ điện tử cao có thể "cung cấp" điện tử của chúng cho các loài xung quanh có nhu cầu hoặc cần chúng; đối với các loài này, tích điện âm, E+, chúng được gọi là điện di.

Do đó, các điện di có thể phản ứng với các nhóm được biểu thị bằng màu đỏ (nhóm -CO)2- và tâm của vòng benzen).

Trong khi các vùng có mật độ electron thấp, chúng phản ứng với các loài tích điện âm hoặc với những vùng có cặp không có electron để chia sẻ; cái sau được gọi là nucleophiles.

Trong trường hợp của nhóm -N (CH3)3+, nó sẽ phản ứng theo cách mà nguyên tử nitơ thu được electron (bị giảm).

Mật độ điện tử trong nguyên tử

Trong nguyên tử, các electron di chuyển với tốc độ rất lớn và có thể ở một số vùng trong không gian cùng một lúc.

Tuy nhiên, khi khoảng cách của hạt nhân tăng lên, các electron thu được năng lượng tiềm năng điện tử và sự phân bố xác suất của chúng giảm.

Điều này có nghĩa là các đám mây điện tử của một nguyên tử không có ranh giới xác định, nhưng bị mờ. Do đó, không dễ để tính bán kính nguyên tử; trừ khi, có những người hàng xóm thiết lập sự khác biệt về khoảng cách của hạt nhân của họ, mà một nửa có thể được lấy là bán kính nguyên tử (r = d / 2).

Các quỹ đạo nguyên tử và chức năng của chúng là sóng hướng tâm và góc, cho thấy mật độ điện tử được điều chỉnh như thế nào tùy thuộc vào khoảng cách ngăn cách chúng với hạt nhân.

Tài liệu tham khảo

1. Đại học Sậy. (s.f.). Mật độ electron là gì? ROCO Lấy từ: reed.edu
2. Wikipedia. (2018). Mật độ điện tử. Lấy từ: en.wikipedia.org
3. Helmenstine, Anne Marie, Tiến sĩ (Ngày 11 tháng 6 năm 2014). Định nghĩa mật độ điện tử. Lấy từ: thinkco.com
4. Steven A. Hardinger. (2017). Thuật ngữ minh họa của hóa học hữu cơ: Mật độ điện tử. Lấy từ: chem.ucla.edu
5. Hóa học LibreTexts. (Ngày 29 tháng 11 năm 2018). Kích thước nguyên tử và phân bố mật độ điện tử. Lấy từ: chem.libretexts.org
6. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Hóa hữu cơ. Amin (10thứ phiên bản.). Wiley Plus.
7. Carey F. (2008). Hóa hữu cơ (Ấn bản thứ sáu). Đồi Mc Graw.