Wie erkennt man einen Dipol?
In Chemie nehmen wir gerade durch, dass Wasser ein Dipol ist. Nun wollte ich wissen, ob mann anhand der Formel (z.B. HCl oder NaCl) erkennen kann, ob es sich bei diesem Stoff um einen Dipol handelt. Oder woran erkennt man das? Gibt es eine Methode, Dipole herauszufinden, ohne dass man den Stoff richtig kennt? Wäre sehr nett, wenn ihr mir helfen könntet.
MfG TheCurious
3 Antworten
Ein Dipol besteht aus zwei räumlich getrennt auftretenden Polen mit jeweils unterschiedlichem Vorzeichen (+,−). Dies können elektrische Ladungen oder magnetische Pole gleicher Größe sein.
Der Begriff des Dipols ist in seiner Bedeutung nicht identisch mit dem des Zweipols, welcher eine bestimmte Gruppe elektrischer Schaltungen beschreibt.
Ein einfaches Beispiel für einen Dipol ist ein Stabmagnet.
Dipole werden durch ihr Dipolmoment charakterisiert. Es ist abhängig von Abstand und Stärke der Pole. Ein Dipol ist die Quelle eines Dipolfeldes. Beispiel: zwei entgegengesetzte Ladungen q im Abstand d haben ein Dipolmoment \,\vec{p} = q\vec{d} und für große Abstände r das Dipolfeldpotential:
\phi = \frac {1}{4 \pi \varepsilon0} \frac {p \cos (\theta)}{r^2} = \frac {1}{4 \pi \varepsilon0} \frac {\vec{p} \vec{r}}{r^3}
wobei \,\theta der Winkel zwischen dem Ortsvektor des Punktes, in dem das Potential bestimmt wird, und der Orientierungsgeraden des Dipols ist. Für Beispiele magnetischer Dipolfelder siehe Biot-Savart-Gesetz.
Während die Quellen anderer physikalischer Felder durchaus Monopole sein können, sind bei Magnetfeldern bisher nur Dipole beobachtet worden. Bestes Beispiel ist hier das magnetische Dipolfeld der Erde, dessen Nordpol und Südpol nahe - jedoch nicht genau auf - der Erdachse liegen.
Einer beliebigen elektrischen Ladungsverteilung kann neben ihrer Gesamtladung, sofern sie nicht vollständig symmetrisch ist, in zweiter Näherung ein elektrisches Dipolmoment zugeordnet werden. Dazu sucht man den elektrischen Schwerpunkt für die positive Ladung und den elektrischen Schwerpunkt für die negative Ladung. Die beiden Schwerpunkte stellen den Dipol dar. Der folgende, dritte Term in dieser sogenannten Multipolentwicklung ist das Quadrupolmoment der Ladungsverteilung.
Dipole spielen makroskopisch aber auch mikroskopisch eine Rolle.
In der Chemie werden Moleküle, bei denen die Schwerpunkte der negativen und der positiven Ladungsträger nicht zusammenfallen, als Dipole bezeichnet (Dipolmoleküle). Wassermoleküle sind typische Dipole.
In der Medizin verhalten sich erregte Herzmuskelzellen zu unerregten wie ein Dipol. Die (Erregungs-)Richtung wird hierbei durch die Lage des Vektors, die Größe durch seine Länge dargestellt - von Minus nach Plus, also von erregten zu nicht erregten Zellen. --------------------------------------… Ein Molekül wird als Dipolmolekül oder kurz als Dipol bezeichnet, wenn es nach außen hin elektrisch neutral ist, die Elektronen aber innerhalb des Moleküls unsymmetrisch verteilt sind. Es bildet sich daher ein elektrischer Dipol aus, da die Schwerpunkte der positiven und der negativen Ladungen nicht örtlich zusammenfallen. Damit besitzt das Molekül eine Polarität mit einem positiven und einem negativen Pol. Der Grund für diese ungleichmäßige Ladungsverteilung sind polare Atombindungen, die durch die unterschiedliche Elektronegativität der Bindungspartner entstehen. Neben polaren Atombindungen tragen auch freie Elektronenpaare zur Polarität bei.
Das Produkt aus Ladungsdifferenz und Ladungsabstand bezeichnet man als Dipolmoment.
Das Wassermolekül ist das bekannteste Beispiel eines Dipol-Moleküls. Neben zwei polaren H-O-Bindungen tragen hier auch zwei freie Elektronenpaare zum Dipolmoment bei.
Allgemein kann gesagt werden, dass Moleküle mit einem asymmetrischen Aufbau und einer Differenz der Elektronegativitäten (ΔEN) kleiner 1,7 als Dipol erscheinen, d. h. sie sind zwar nach außen elektrisch neutral, haben aber ein Dipolmoment. Bei ΔEN größer 1,7 nimmt man ionischen Bindungscharakter an. Allerdings ist die Grenze ΔEN < 1,7 als Richtwert anzusehen.
Kohlenstoffdioxid als Beispiel für ein symmetrisches Molekül mit ΔEN = 1,0 hat ebenfalls kein Dipolmoment. Dies liegt daran, dass Kohlendioxid ein lineraes Molekül ist und sich die beiden partiellen Dipolmomente gerade kompensieren. Interessant ist die Situation beim symmetrisch scheinenden 1,4-Dioxan. Da der Sechsring des cyclischen Ethers jedoch nicht planar ist, weist das Molekül ein Dipolmoment von 0,45 D auf.
1,4-Dioxan als 2D-Struktur --------------------------------------… Eine Dipolantenne (di, lat. zwei – Zweipolantenne) ist eine gestreckte Antenne, die aus einem (ggf. gefalteten) geraden Metallstab oder Draht besteht, der auch geteilt sein kann. Sie wandelt hochfrequenten Wechselstrom und elektromagnetische Wellen ineinander um, kann also sowohl zum Senden als auch zum Empfangen eingesetzt werden. Gestreckter λ/2-Dipol (oben) und λ/2-Faltdipol
Die optimale Länge einer λ/2-Dipolantenne ist etwa die Hälfte der Wellenlänge λ des speisenden hochfrequenten Wechselstromes. Eine Verkürzung oder Verlängerung der Stäbe hat eine Änderung der Resonanzfrequenz zur Folge.
HCl und NaCl sind einfache Moleküle! Pass auf NaCl ist ein Salz (Ionenbindung) dann HCl ist eine kovalente Bindung! Nur kovalente Bindungen kommen für Dipole in Frage!!!
Ein Molekül wird als Dipolmolekül oder kurz als Dipol bezeichnet, wenn es nach außen hin elektrisch neutral ist, die Elektronen aber innerhalb des Moleküls asymmetrisch verteilt sind. Es bildet sich daher ein elektrischer Dipol aus, da die Schwerpunkte der positiven und der negativen Ladungen nicht örtlich zusammenfallen. Damit besitzt das Molekül eine Polarität mit einem positiven und einem negativen Pol. Wikipedia
Also jetzt pass auf, jetzt schaust du dir CH4 in räulicher Darstellung an und H2O und NH3. Alle Moleküle enthalten 5 Atome. Stell dir ein Tetraeder vor (wenn du es nicht weißt dann google es und schau es dir in 3D an). 3D ist hier bei dieser Frage wichtig!!!! Diplomolekül bezieht sich
1) auf das Molekül an sich (beteiligen Atome) 2) auf die räumliche Dimension!
Also du stellst dir CH4 so vor, C sitzt im Mittelpunkt eines Tetraeders, die H sind in den Ecken eines Tetraeders, genauso wie N bei NH3 im Mittelpunkt eines Tetraeders sitzt und 3 H in 3 Ecken, das vierte Eck ist mit einem nichtbindenen Orbital besetzt. Bei H2O sitzt O in der Mitte, 2H in 2 Ecken und in den anderen beiden Ecken zwei nichtbindende Orbitale, ok?
So und nun gehts weiter, also die Bindung von 2 verschiedenen Atomen ist nie gleich. Wenn an einer Bindung zwei gleiche Atome beteiligt sind, dann kannst du dir den Strich (Bindung) genau in der Mitte vorstellen, wie bei H2 oder O2 oder N2. Aber sobald 2 verschiedene Atome beteiligt sind, zieht der elektronegativere Partner (Elektronegativität ist tabelliert für jedes Atom ein Wert, Fluor hat den höchsten, O kommt gleich danach) die Bindung mehr zu sich, ohne dass sie ihm allein gehört, er zieht sie nur tendenziell ein weniger zu sich, dadurch wird die BIndung polar. Pass auf, keine echten Ladungen wie bei Ionen, es ist nur eine Tendenz! Nennt man Partialladungen, also nur Tendenzen. Das reicht aber schon, dass die Elektronen nicht mehr gleich verteilt sind und sich ein Dipolcharakter bildet, also ist die Seite wo H ist positiver und der Teil der Bildung von O ist ist negativer. Damit kannst du einen Pfeil schreiben, stell es dir als Vektor vor. Ein Vektor hat eine Richtung und einen Betrag. Den Betrag kannst du dir als Differenz der Elektronegativitäten vorstellen. Also ist der Betrag bei OH Bindung höher und bei CH Bindung niedriger, weil O ein höhere Elektronnegativität hat als C! Die RIchtung des Dipolvektors läuft parallel zur Bindung. So das ist der erste Teil der Antwort, jetzt kommt der zweite, der zweite Teil betrifft den 3D Raum! Fallen die Dipolvektoren zusammen wie beim CH4 kein Dipol, wird ein Vektor wie bei H2O oder NH3 nicht durch einen anderen ausgelöscht, der den gleichen Betrag, aber die entgegengesetzte Richtung hat, dann hast du einen Dipol!
Also schau nicht nur die Summenformel an sondern frag dich wie sieht das Molekül in 3D aus! Es ist oft so, dass polare BIndung vorhanden sind, aber die Anordnung im 3D Raum hebt sie oft wieder auf!
Ich hoffe, ich konnte dir helfen, wenn du etwas immer noch nicht verstehst, dann frag ruhig wieder.
wie kann ich herausfinden ob der schwerpunkt in einer kovalenzbindung zusammenfällt oder nicht? (dipol oder kein dipol)
DRINGENN HILFE BENÖTIGT!!!!