Focus 10: Moleculaire interacties

Question 1

Wat is een elektrisch dipoolmoment?

Answer 1

Een vector die wijst van de negatieve kant naar de positieve kant in een dipool. Positieve kant en negatieve kant verwijst naar de ladingen.

De SI eenheid is Cm maar vaak wordt de niet SI eenheid D (Debey) gebruikt. (1D = 3.33564 * 10^-30 Cm)

Question 2

Wat is een polair molecule en wat is een apolair molecule?

Answer 2

Een polair molecule bezit een permanente dipool

Een apolair molecule bezit geen permanente dipool (het kan wel een tijdelijke geïnduceerde dipool bezitten)

Question 3

Wat bepaald het dipoolmoment van polyatomische moleculen?

Answer 3

De geometrie van het molecule. Dus de ligging van de verschillende atomen. CO2 bijvoorbeeld heeft alle moleculen in eenzelfde vlak liggen. Hierdoor heffen de 2 dipoolmomenten elkaar op.
Ozon daarentegen heeft een niet-collineaire ligging en heeft daarom een resulterend dipoolmoment. Men kan dit benaderend berekenen met vectoroptelling (zie formularium)

Question 4

Hoe kunnen we beter benaderen wat het dipoolmoment is?

Answer 4

Door zowel de magnitude als de positie van de ladingen in rekening te brengen (in 3 dimensies: x, y en z)

μ = sqrt( (μ_x)^2 + (μ_y)^2 + (μ_z)^2)
en 
μ_x = Σ(Q_j * x_j)
μ_y = Σ(Q_j * y_j)
μ_z = Σ(Q_j * z_j)

Question 5

Wat is een geïnduceerde dipool?

Answer 5

Wanneer een molecule in de buurt komt van een ander molecule/atoom/ion met een elektrisch veld. Dan zal dit veld het andere veld van de molecule verstoren wat een tijdelijke dipool induceert.

μ* = α * ξ

Hierin is
α: polariseerbaarheid
ξ: elektrisch veld

Question 6

Wat is polariseerbaarheid?

Answer 6

(α): Het vermogen van een elektrisch veld ξ om een tijdelijk dipoolmoment te induceren in een molecule.

Question 7

Wat kunnen we interpreteren uit de formule voor de geïnduceerde dipool?

Answer 7

• Een grotere α betekent dus dat er meer verstoring optreed en dus een groter dipoolmoment μ*
• Grotere moleculen hebben meer elektronen die ook verder van de kern zitten en zullen daarom ook een groter geïnduceerd dipoolmoment kunnen hebben.
• Een hogere ionisatie-energie betekent dan weer een kleinere dipool want de elektronen zitten hier dichter bij de kern.
• Naast de polariseerbaarheid is de oriëntatie van de moleculen ten opzichte van het elektrisch veld ook belangrijk.

Question 8

Wat zijn van der Waals krachten?

Answer 8

Interacties die niet gebaseerd zijn op covalente, ionische of metallische bindingen.

Question 9

Welke verschillende reacties zijn er?

Answer 9

Lading-dipool, dipool-dipool (vaste oriëntatie), dipool-dipool (roterende moleculen), dipool-geïnduceerd-dipool. Dispersiekrachten en waterstofbruggen. (terug te vinden op het formularium)

Question 10

Wat zijn londenkrachten?

Answer 10

Krachten tussen apolaire moleculen veroorzaakt door verschillende elektronendichtheid in de moleculen zelf.

Question 11

Wat zijn waterstofbruggen?

Answer 11

De sterkste intermoleculaire krachten tussen NH, OH of FH

Question 12

Hoe kunnen we de totale interactie modelleren?

Answer 12

V(r) = -C/r^6 voor de van der Waals attractieve krachten
V(r) = + C/r^n
C is een coëfficiënt die afhangt van de moleculen en de type interactie ertussen.

Question 13

Wat is de Lennard-Jones (12,6)-potentiele energie?

Answer 13

Hier wordt n gelijk gekozen aan 12:

V(r) = 4є((r_0/r)^12-(r_0/r)^6)