kann man allgemein sagen welche molekül-geometrie Dipole sind und welche nicht?

Hallo,

Ich schreibe eine Kursarbeit und habe eine Frage, kann man allgemein sagen welche molekül-geometrie Dipole sind und welche nicht? ,z.B. linear = kein Dipol, gewinkelt = dipol.

Danke im vorraus!

Answer 1

[indiachinacook]

Eine solche Regel kann man tatsächlich angeben, aber sie funktioniert mit Symme­trie, nicht mit Geometrie. Diese Regel läßt sich kompakt formulieren als „Alle Mo­le­kü­le mit Symmetrie C_nv (oder einer Untergruppe davon) haben Dipolmoment, alle an­de­ren aber nicht“. Vermutlich hilft Dir das nicht viel weiter.

Man kann das auch etwas schülerfreundlicher aber dafür auch wortreicher formu­lie­ren: Betrachte alle Symmetrien in dem Molekül (z.B. Spiegelebenen, Drehachsen). Zum Beispiel hat NH₃ eine Drehachse, die die drei H-Atome vertauscht. H₂O hat eine Spie­­gel­ebenen, die die beiden H-Atome Plätze tauschen läßt. Wenn eine Symmetrie zwei oder mehr Atompositionen (oder allgemein Raumpunkte) miteinander ver­tauscht, dann nen­nen wir diese beiden Positionen äquivalent. Die drei H-Atome des NH₃ sind also zu­ein­an­der äquivalent, die beiden H-Atome in der Ameisensäure aber nicht. Der Schwer­punkt des Moleküls ist immer nur zu sich selbst äquivalent (er ist Fixpunkt aller Sym­­me­­trie­­ope­ra­­ti­o­­nen).

Wenn Du das verstanden hast (und immer noch mitliest), dann lautet die Regel ein­fach: Eine Struktur hat genau dann ein permanentes Dipolmoment wenn es außer dem Mittelpunkt des Moleküls noch weitere Raumpunkte gibt, die im beschriebenen Sin­ne nur zu sich selbst äquivalent sind. In der Praxis gibt es immer entweder nur einen sol­chen Punkt (das ist dann der Schwerpunkt), oder unendlich viele. Es ist aber nicht not­wen­dig, daß sich ein Atom an diesen Punkten aufhält.

Beispiele:

• H₂O hat eine Drehachse und zwei Spiegelebenen, alle Punkte auf der Winkel­sym­metrale des HOH-Winkels sind Fixpunkte (auch das O-Atom selbst) ⟹ Dipol.
• CH₄ hat unglaublich viel Symmetrie, darunter mehrere Drehachsen, die in ver­schie­dene Richtungen zeigen. Die lassen keinen Raumpunkt unbewegt ⟹ kein Dipol.
• CO₂ hat auch sehr viel Symmetrie. Alle Punkte außerhalb der Symmetrieachse haben viele äquivalente Punkte im gleichen Abstand von der Achse, und alle Punk­te auf der Achse haben einen äquivalenten Punkt auf er anderen Seite des Mittel­punkts (z.B. die Positionen der beiden O-Atome) ⟹ kein Dipol
• Bei N₂O (Struktur N≡N–O) stimmt aber nur das erste davon, denn auf der Molekül­achse gibt es keine Äquivalenz ⟹ Dipol.

Woher ich das weiß: Studium / Ausbildung – Chemiestudium mit Diss über Quanten­chemie und Thermodynamik