Elektronik yoğunluk nedir?

elektronik yoğunluk elektronu belirli bir alan bölgesinde bulmanın ne kadar muhtemel olduğunun bir ölçüsüdür; ya bir atom çekirdeğinin etrafında ya da moleküler yapılar içindeki "mahallelerde".

Elektronların belirli bir noktadaki konsantrasyonu ne kadar yüksekse, elektron yoğunluğu o kadar yüksek olur ve bu nedenle, çevresinden ayırt edilir ve kimyasal reaktiviteyi açıklayan belirli özellikler gösterir. Böyle bir kavramı temsil etmenin grafik ve mükemmel bir yolu elektrostatik potansiyel haritası.

Örneğin, S-karnitin enantiyomerinin yapısı, karşılık gelen elektrostatik potansiyel haritasına sahip, üst resimde gösterilmiştir. Gökkuşağının renklerinden oluşan bir ölçek gözlenebilir: daha yüksek elektronik yoğunluğa sahip bölgeyi belirtmek için kırmızı ve elektron bakımından fakir olan bölge için mavi.

Molekül soldan sağa doğru ilerledikçe, -CO grubundan uzaklaşıyoruz₂^- CH iskeletine doğru₂-CHOH CH₂, renklerin sarı ve yeşil olduğu, elektronik yoğunluğun azaldığını; -N (CH grubuna)₃)₃⁺, en fakir elektron bölgesi, mavi.

Genel olarak, elektronik yoğunluğun düşük olduğu bölgeler (sarı ve yeşil renkler) bir moleküldeki en az reaktif olan.

indeks

• 1 Kavramı
• 2 Elektrostatik potansiyel haritası
  • 2.1 Renklerin karşılaştırılması
  • 2.2 Kimyasal reaktivite
• 3 Atomdaki elektronik yoğunluk
• 4 Kaynakça

kavram

Kimyadan ziyade, elektronik yoğunluğu doğada fizikseldir, çünkü elektronlar statik kalmaz, ancak bir taraftan diğerine elektrik alanları oluşturur.

Ve bu alanların değişmesi, van der Waals'ın yüzeylerinde (kürelerin tüm bu yüzeyleri) elektronik yoğunluktaki farklılıkları ortaya çıkarmaktadır..

S-karnitinin yapısı, bir küre ve çubuk modeliyle temsil edilir, ancak van der Waals yüzeyi için olsaydı, çubuklar kaybolur ve sadece keçeleşmiş bir küreler seti gözlenirdi (aynı renklerle)..

Elektronların, daha elektronegatif atomların etrafında dolaşması daha muhtemel olacaktır; bununla birlikte, moleküler yapıda birden fazla elektronegatif atom olabilir ve bu nedenle kendi endüktif etkilerini uygulayan atom grupları da olabilir..

Bu, elektrik alanının, karga uçarken bir molekülü gözlemleyerek tahmin edilebileceğinden daha fazla değiştiği anlamına gelir; yani, negatif yüklerin veya elektronik yoğunluğun az ya da çok kutuplanması olabilir.

Bu ayrıca şu şekilde açıklanabilir: Ücretlerin dağılımı daha homojen hale gelir.

Elektrostatik potansiyel haritası

Örneğin, bir oksijen atomuna sahip olan -OH grubu, komşu atomlarının elektron yoğunluğunu çeker; ancak, S-karnitin içindeki elektronik yoğunluğunun bir bölümünü -CO grubuna verir.₂^-, aynı zamanda gruptan ayrılırken -N (CH₃)₃⁺ daha büyük elektronik eksikliği ile.

Endüktif etkilerin protein gibi karmaşık bir molekülde nasıl çalıştığını ortaya çıkarmanın çok karmaşık olabileceğini unutmayın..

Yapıdaki elektrik alanlardaki bu farklılıklar hakkında genel bilgi sahibi olmak için elektrostatik potansiyel haritaların hesaplamalı hesaplaması kullanılır..

Bu hesaplamalar pozitif nokta yükü yerleştirmeyi ve molekül yüzeyi boyunca hareket ettirmeyi içerir; Daha az elektronik yoğunluğun olduğu yerlerde, elektrostatik itme olacaktır ve itme ne kadar yüksek olursa mavi renk o kadar yoğun olacaktır..

Elektronik yoğunluğun daha büyük olduğu yerlerde, kırmızı renkle temsil edilen güçlü bir elektrostatik çekim olacaktır..

Hesaplamalar, tüm yapısal yönleri, bağlantıların dipol anlarını, tüm yüksek elektronegatif atomların neden olduğu endüktif etkileri vb. Dikkate alır. Sonuç olarak, bu renkli yüzeyleri ve görsel çekiciliği elde edersiniz..

Renklerin karşılaştırılması

Yukarıdaki bir benzen molekülü için elektrostatik potansiyel haritasıdır. Halka merkezinde daha az elektronegatif hidrojen atomları nedeniyle "noktaları" mavimsi bir renk iken, elektron yoğunluğunun daha yüksek olduğunu unutmayın. Ayrıca, bu yüklerin dağılımı benzen aromatik karakteristiğinden kaynaklanmaktadır..

Bu haritada yeşil ve sarı renkler de gözlenmiştir ve bu da fakir ve elektronca zengin bölgelere yaklaşımı göstermektedir..

Bu renklerin kendi ölçekleri vardır, S-karnitininkinden farklıdır; ve -CO grubunu karşılaştırmak yanlış.₂^- ve her ikisi de haritalarındaki kırmızı renkle gösterilen aromatik halkanın merkezi..

Her ikisi de aynı renk skalasında tutulursa, benzen haritasındaki kırmızı rengin soluk turuncudan döndüğünü gösterir. Bu standardizasyon altında, elektrostatik potansiyel haritalar karşılaştırılabilir ve bu nedenle birkaç molekülün elektronik yoğunlukları karşılaştırılabilir..

Olmazsa, harita yalnızca tek bir molekül için yük dağılımlarını bilmeye yarar.

Kimyasal reaktivite

Elektrostatik potansiyelin ve dolayısıyla yüksek ve düşük elektronik yoğunluklu bölgelerin haritasını inceleyerek, moleküler yapıdaki kimyasal reaksiyonların ortaya çıkacağı tahmin edilebilir (her durumda olmasa da)..

Elektron yoğunluğu yüksek olan bölgeler elektronlarını, kendilerini isteyen veya ihtiyaç duyan çevre türlerine "sağlayabilir"; bu türler için negatif yüklü, E⁺, elektrofiler olarak bilinirler.

Bu nedenle, elektrofiller kırmızı rengin temsil ettiği gruplarla reaksiyona girebilir (-CO grubu).₂^- ve benzen halkasının merkezi).

Düşük elektron yoğunluğuna sahip bölgeler negatif yük yüklü türlerle ya da paylaşmak için elektronsuz çiftlere sahip olanlarla reaksiyona girerken; ikincisi nükleofiller olarak bilinir.

-N (CH grubu durumunda)₃)₃⁺, azot atomunun elektron kazanacağı şekilde (azaltılabilir) reaksiyon verecek.

Atomdaki elektronik yoğunluk

Atomda elektronlar muazzam hızlarda hareket eder ve aynı anda birkaç uzayda da olabilir.

Bununla birlikte, çekirdeğin uzaklığı arttıkça, elektronlar elektronik potansiyel enerji elde eder ve olasılık dağılımları azalır..

Bu, bir atomun elektronik bulutlarının tanımlanmış bir sınırları olmadığı, ancak bulanık olduğu anlamına gelir. Bu nedenle, atomik yarıçapı hesaplamak kolay değildir; olmadıkça, yarısı atom yarıçapı olarak alınabilen çekirdeğinin mesafelerinde bir fark yaratan komşular vardır (r = d / 2)..

Atomik orbitaller ve radyal ve açısal dalgaların işlevleri, çekirdekten ayıran mesafeye bağlı olarak elektronik yoğunluğun nasıl değiştirildiğini gösterir..

referanslar

1. Reed Koleji. (N.D.). Elektron yoğunluğu nedir? ROCO. Alınan: reed.edu
2. Vikipedi. (2018). Elektron yoğunluğu. Alınan: en.wikipedia.org
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 Haziran 2014). Elektron Yoğunluğu Tanımı. Alınan adres: thoughtco.com
4. Steven A. Hardinger. (2017). Resimli Organik Kimya Sözlüğü: Elektron yoğunluğu. Aldığı kaynak: chem.ucla.edu
5. Kimya LibreTexts. (29 Kasım 2018). Atomik Boyutlar ve Elektron Yoğunluk Dağılımları. Şu kaynaktan alındı: chem.libretexts.org
6. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Organik Kimya Aminler. (10^inci baskı.). Wiley Plus.
7. Carey F. (2008). Organik Kimya (Altıncı baskı). Mc Graw Hill.