Как происходит поляризация химических связей?

[Houston]

Знаю, что в процессе поляризации происходит смещение электронной плотности в одну из сторон, оказывая воздействие на другие атомы в молекуле и меняя их заряд. Этим можно объяснить, например, правило Марковникова. Было бы интересно узнать, как это происходит более подробно с точки зрения строения атома и можно ли провести аналогию для правила Зайцева? 

[ash111]

В 13.07.2025 в 13:20, Houston сказал:

Знаю, что в процессе поляризации происходит смещение электронной плотности в одну из сторон, оказывая воздействие на другие атомы в молекуле и меняя их заряд. Этим можно объяснить, например, правило Марковникова. Было бы интересно узнать, как это происходит более подробно с точки зрения строения атома и можно ли провести аналогию для правила Зайцева? 

Господи, да так же как на обычном наэлектризованном надувном шарике. Электростатику учите.

[Houston]

В 13.07.2025 в 14:44, ash111 сказал:

Господи, да так же как на обычном наэлектризованном надувном шарике. Электростатику учите.

Эту тему я изучила, спасибо) 

Меня интересует более углубленная суть процесса 

[ash111]

В 13.07.2025 в 16:45, Houston сказал:

Эту тему я изучила, спасибо) 

Меня интересует более углубленная суть процесса 

Не, если честно, то правило Зайцева весьма условное, оно больше термодинамическое нежели электрическое, если так можно выразиться.

Но в целом, надо понимать что любое взаимодействие оно происходит между электронными облаками прежде всего. И кроме того это взаимодействие и составляет суть химической связи. Одна молекула подошла к другой - началось взаимодействие между электронными облаками. Если энергия системы не понижается в результате, то значит связь не образуется, а если силой их прижимать то будет "антисвязь", то есть оба электрона с обеих сторон за счет этой силы приобретут дополнительную энергию и будут лежать на общей - но высокой по энергии орбитали - которые называют разрыхляющими. тоже в общем связь но нестабильная.

Если энергия понижается то происходит перераспределение электронной плотности и появляется некая энергия взаимодействия, то есть какойто порядок связи. Необязательно это должна быть ковалентная связь, порядок связи будет и между диполями, например в растворе. есть молекула у которой есть участки с высокой и низкой электронной плотностью (диполь), и вот мы вносим туда поляризуемую штуку. Тогда отрицательный конец диполя будет сдвигать на поляризуемой штуке электронную плотность в сторону от себя и наводить избыточный отрицательный заряд на дальней ее части - который будет взаимодействовать с положительным концом уже другой молекулы диполя. Получаются такие структуры. И иногда это взаимодействие настолько сильное что разрывает поляризуемую молекулу на две части - положительную и отрицательную. Это и есть то, что называется ионной диссоциацией. В этом случае заряд на ионе полный, не частичный, и он настолько велик что вокруг него собираются несколько оболочек из диполей, обращенных к иону своим противоположно заряженным центром. Отсюда же и ограниченность растворимости солей - это термодинамический баланс между собственным дипольным взаимодействием между ионами в кристалле, взаимодействием с молекулами растворителя, и взаимодействием молекул растворителя между собой. Если первое взаимодействие сильнее второго, то имеем плохо растворимое вещество. Если второе сильнее первого и третьего, имеем хорошую растворимость, но она будет ограничена сверху количеством молекул растворителя, прикрывающим отдельный заряд. Если третье сильнее первого и второго, имеем сильно полярный плохой растворитель - например этиленгликоль или глицерин, или воду - всем им слабополярные вещества неинтересны, потому что не покрывают энергию собственного дипольного взаимодействия.

Изменено 13 Июля, 2025 в 15:04 пользователем ash111

[yatcheh]

В 13.07.2025 в 13:20, Houston сказал:

Знаю, что в процессе поляризации происходит смещение электронной плотности в одну из сторон, оказывая воздействие на другие атомы в молекуле и меняя их заряд. Этим можно объяснить, например, правило Марковникова. Было бы интересно узнать, как это происходит более подробно с точки зрения строения атома и можно ли провести аналогию для правила Зайцева? 

 

Тут надо различать статические эффекты поляризации, и динамические. Какэбычно - это кинетика и термодинамика. Статический эффект определяется смещением электронной плотности здесь и сейчас, динамический - энергией переходного комплекса, или интермедиата. Правило Марковникова, и правило Зайцева - близнецы-братья (есть, кстати, ещё правило Гофмана, где всё наоборот), они описываются динамическим эффектом, где статический играет подчинённую роль.

[Houston]

В 13.07.2025 в 17:54, ash111 сказал:

Не, если честно, то правило Зайцева весьма условное, оно больше термодинамическое нежели электрическое, если так можно выразиться.

Но в целом, надо понимать что любое взаимодействие оно происходит между электронными облаками прежде всего. И кроме того это взаимодействие и составляет суть химической связи. Одна молекула подошла к другой - началось взаимодействие между электронными облаками. Если энергия системы не понижается в результате, то значит связь не образуется, а если силой их прижимать то будет "антисвязь", то есть оба электрона с обеих сторон за счет этой силы приобретут дополнительную энергию и будут лежать на общей - но высокой по энергии орбитали - которые называют разрыхляющими. тоже в общем связь но нестабильная.

Если энергия понижается то происходит перераспределение электронной плотности и появляется некая энергия взаимодействия, то есть какойто порядок связи. Необязательно это должна быть ковалентная связь, порядок связи будет и между диполями, например в растворе. есть молекула у которой есть участки с высокой и низкой электронной плотностью (диполь), и вот мы вносим туда поляризуемую штуку. Тогда отрицательный конец диполя будет сдвигать на поляризуемой штуке электронную плотность в сторону от себя и наводить избыточный отрицательный заряд на дальней ее части - который будет взаимодействовать с положительным концом уже другой молекулы диполя. Получаются такие структуры. И иногда это взаимодействие настолько сильное что разрывает поляризуемую молекулу на две части - положительную и отрицательную. Это и есть то, что называется ионной диссоциацией. В этом случае заряд на ионе полный, не частичный, и он настолько велик что вокруг него собираются несколько оболочек из диполей, обращенных к иону своим противоположно заряженным центром. Отсюда же и ограниченность растворимости солей - это термодинамический баланс между собственным дипольным взаимодействием между ионами в кристалле, взаимодействием с молекулами растворителя, и взаимодействием молекул растворителя между собой. Если первое взаимодействие сильнее второго, то имеем плохо растворимое вещество. Если второе сильнее первого и третьего, имеем хорошую растворимость, но она будет ограничена сверху количеством молекул растворителя, прикрывающим отдельный заряд. Если третье сильнее первого и второго, имеем сильно полярный плохой растворитель - например этиленгликоль или глицерин, или воду - всем им слабополярные вещества неинтересны, потому что не покрывают энергию собственного дипольного взаимодействия.

Очень интересно и познавательно! 

Спасибо большое, стало понятнее) 😁

[Houston]

В 13.07.2025 в 18:57, yatcheh сказал:

 

Тут надо различать статические эффекты поляризации, и динамические. Какэбычно - это кинетика и термодинамика. Статический эффект определяется смещением электронной плотности здесь и сейчас, динамический - энергией переходного комплекса, или интермедиата. Правило Марковникова, и правило Зайцева - близнецы-братья (есть, кстати, ещё правило Гофмана, где всё наоборот), они описываются динамическим эффектом, где статический играет подчинённую роль.

Чем тогда задается правило Гофмана? Как в таких реакциях ведут себя электроны и что происходит с электронной плостностью? 

[yatcheh]

В 13.07.2025 в 19:10, Houston сказал:

Чем тогда задается правило Гофмана? Как в таких реакциях ведут себя электроны и что происходит с электронной плостностью? 

 

Вот как раз в случае Гофмана доминирует статический эффект поляризации. При действии оснований на четвертичные соли аммония первичным актом является отщепление соседнего протона, а самый кислый протон - у наименее замещённого углерода.