Дипольные моменты и строение химических соединений

💸 Как сделать бизнес проще, а карман толще?

Тот, кто работает в сфере услуг, знает — без ведения записи клиентов никуда. Мало того, что нужно видеть свое раписание, но и напоминать клиентам о визитах тоже. Проблема в том, что средняя цена по рынку за такой сервис — 800 руб/мес или почти 15 000 руб за год. И это минимальный функционал. Нашли самый бюджетный и оптимальный вариант: сервис VisitTime.
⚡️ Для новых пользователей первый месяц бесплатно. А далее 290 руб/мес, это в 3 раза дешевле аналогов. За эту цену доступен весь функционал: напоминание о визитах, чаевые, предоплаты, общение с клиентами, переносы записей и так далее.
✅ Уйма гибких настроек, которые помогут вам зарабатывать больше и забыть про чувство «что-то мне нужно было сделать».
Сомневаетесь? нажмите на текст, запустите чат-бота и убедитесь во всем сами!

Применение метода дипольных моментов в химии охватывает широкий круг проблем, таких как установление конфигурации молекул, конформационного и изомерного состава вещества, распределения электронной плотности в молекуле в зависимости от структуры и электронного влияния заместителей в молекуле и т. д. В общем случае структурная интерпретация дипольного момента основана на сравнении экспериментальных величин с расчетными значениями, полученными квантово-химически либо при помощи приведенной выше аддитивной схемы. При этом считается, что все высокосимметричные молекулы не должны иметь дипольного момента, т. к. дипольные моменты отдельных связей и групп в них взаимно компенсируются, как, например, в соединениях, формулы которых приведены ниже:

В соответствии с такой точкой зрения достаточно легко отличать друг от друга цис- и транс- изомеры:

Для цис-изомеров полярные группы лежат по одну сторону от оси симметрии, и их дипольные моменты взаимно не компенсируются, а для транс-изомеров они расположены симметрично относительно оси симметрии, и дипольные моменты связей взаимно компенсируются. Эти представления сыграли большую роль в установлении структуры платиновых и палладиевых комплексов с S-, Se-, P-, As- и Sb-содержащими органическими лигандами. Были выделены комплексы двух форм, α и β, с различными физико-химическими свойствами. Как оказалось, комплексы β -форм имеют высокие дипольные моменты и находятся в цис-форме, в то время как их изомеры в α -формах имеют меньший или нулевой дипольный момент и находятся в транс-форме.

Для транс-формы совершенно необязательно равенство нулю дипольного момента, т. к. даже для симметричной молекулы различные части ее могут выходить из плоскости симметрии, и их вклад в суммарный дипольный момент может не компенсироваться. Так, например, из сопоставления дипольных моментов приведенных ниже цис-транс-изомеров

видно, что вещество, описываемое формулой справа, имеет транс-строение, при этом небольшое значение дипольного момента свидетельствует о выходе нитрогруппы из плоскости симметрии. Однако, дипольный момент транс-формы не всегда имеет маленькое значение. Существуют группы и фрагменты молекул высокой полярности, незначительное отклонение от плоскости симметрии которых дает ощутимое значение дипольного момента, хотя в целом молекула имеет симметричное транс-строение. Так, например, транс-изомеры комплексов платины могут иметь значение дипольного момента до 2¸ 3 D. В этих случаях нужно сопоставлять дипольные моменты цис-транс-изомеров в систематических рядах, а также строить обоснованные стереохимические модели, позволяющие объяснить эти различия. Так, высокий дипольный момент комплекса платины с нитрогруппой объясняется выходом одной связи N-O из плоскости, в которой находится молекула в целом. В примере, приведенном ниже выход из плоскости молекулы полярных фрагментов молекулы (фенилнитрогруппы) приводит к значительному дипольному моменту транс-формы.

При отсутствии полярных заместителей цис-транс-изомерия по значениям дипольных моментов может быть установлена более однозначно, как, например, в следующем примере (цис- и транс-изомеры азобензола):

Дипольный момент весьма чувствителен к структурным перестройкам молекулы, если эти перестройки связаны с изменением ориентации очень полярных группировок, поэтому он фиксирует даже цис-транс-изомеры относительно одинарной связи (s-цис-транс-изомеры):

В более сложных случаях, когда существует смесь цис-транс-изомеров или возможно вращение вокруг одинарной связи, необходимо сопоставлять рассчитанные и экспериментальные значения дипольных моментов, позволяющие учесть по аддитивной схеме долю того или иного изомера в смеси.

С помощью метода дипольных моментов можно также осуществлять изучение конформаций молекул, внутреннего вращения отдельных групп, внутримолекулярных индукционных и мезомерных эффектов, таутомерии, водородных связей, межмолекулярного взаимодействия и т. д.