Ćwiczenie

Moment dipolowy cząsteczki

Moment dipolowy towarzyszy cząsteczkom, w których występuje nierównomierne i niesymetrycznie rozłożony ładunek. Opisuje on pośrednio "wypadkowe rozłożenie ładunku" i charakteryzuje bezpośrednio dipol. Duży wpływ na wielkość momentu dipolowego ma elektroujemność pierwiastków oraz geometria cząsteczki. Tak na przykład woda dzięki budowie kątowej posiada moment dipolowy a dwutlenek węgla już nie, ponieważ posiada budowę liniową. Moment dipolowy jest wartością wektorową, a cząsteczki posiadające trwały, niezerowy moment dipolowy nazywamy polarnymi. Wartość wektora momentu dipolowego możemy policzyć z obliczonego rozkładu ładunków Mullikena, podstawiając do wzoru:

Wartość otrzymujemy w Debay'ach, a x, y, z są współrzędnymi kartezjańskimi ładunków.

więcej informacji także w artykule Moment dipolowy

Obliczenia momenty dipolwego w programie Gaussianie

Obliczenia momentu dipolowego, jak i rozkład ładunków jest liczony standardowo za każdym razem podczas obliczeń. Po skończeniu obliczeń wartości momentów dipolowych w pliku wynikowym możemy znaleźć na samym końcu po słowie Dipole=.

1\1\ WCSS-GROMADA-COMPUTE-1-6\SP\RB3LYP\6-31G(d,p)\H2O1\MAREKDOS\10-Ma
y-2007\0\\#P B3LYP/6-31G(D,P) SCRF=(CPCM,SOLVENT=WATER,READ) GEOM=CHEC
KPOINT\\Title Card Required\\0,1\O,0,-0.0954094714,0.,-0.072620685\H,0
,-0.079238472,0.,0.8959847601\H,0,0.8425142434,0.,-0.3150192802\\Versi
on=IA64L-G03RevC.02\State=1-A'\HF=-76.4309029\RMSD=2.134e-05\Dipole=0.
7374232,0.0,0.5612878\PG=CS [SG(H2O1)]\\@

NO SCIENCE HAS EVER MADE MORE RAPID PROGRESS IN A
SHORTER TIME THAN CHEMISTRY.
-- MARTIN HEINRICH KLOPROTH, 1791

(FIRST PROFESSOR OF CHEMISTRY AT THE UNIVERSITY OF BERLIN)
Job cpu time: 0 days 0 hours 0 minutes 3.7 seconds.
File lengths (MBytes): RWF= 17 Int= 0 D2E= 0 Chk= 10 Scr= 1
Normal termination of Gaussian 03 at Thu May 10 11:12:07 2007.

Podstawiając trzy kolejne liczby zaznaczone pogrubieniem do wzoru: μ=2.54.(x² + y² + z²)^1/2 otrzymujemy moment dipolowy w Debay'ach.

Można także skorzystać z programu GaussView. Z zakładki Results wybieramy Summary i otrzymujemy już wyliczoną wartość momentu dipolowego.

Obliczanie momentu dipolowego z wykorzystaniem programu HyperChem

CCl₄, CHCl₃, CH₂Cl₂, CHCl₃, CCl₄, benzen, fenol, alanina, H₂O, H₃O⁺, 2-chloropropan, 1,4-dioksan

Odpowiedz na pytania:

Jak symetria wpływa na moment dipolowy?

Czy któraś z konformacji 1,4-dioksanu przeważa w warunkach normalnych?

Która z baz lepiej nadaje się do obliczeń wartości momentu dipolowego?

Jak wpływa moment dipolowy na polarność rozpuszczalników?

Jakimi wymienione substancje są rozpuszczalnikami polarnymi czy nie polarnymi?

Dla 1,4-dioksanu przeanalizuj izomery konformacyjne (podobne izomery są jak dla cykloheksanu).