Χημείας Θετικής Κατεύθυνσης Β΄ Λυκείου Μη πολικά και πολικά μόρια 1ο κεφάλαιο Χημείας Θετικής Κατεύθυνσης Β΄ Λυκείου Μη πολικά και πολικά μόρια Διαμοριακές δυνάμεις Δεσμοί υδρογόνου ‘Ωσμωση - Ωσμωτική πίεση Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr 1

Ηλεκτρικά δίπολα - Διπολική ροπή Το ηλεκτρικό δίπολο είναι ένα σύστημα δύο αντίθετων ηλεκτρικών φορτίων (+q, -q) που βρίσκονται σε απόσταση r μεταξύ τους. Η πολικότητα ενός διπόλου μετριέται μ’ ένα διανυσματικό φυσικό μέγεθος που λέγεται διπολική ροπή. Συμβολίζεται με το γράμμα μ έχει τιμή μ = q∙r και κατεύθυνση από το θετικό προς τον αρνητικό πόλο. Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr 2

Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr Ομοιοπολικοί δεσμοί σχηματίζονται με αμοιβαία συνεισφορά ηλεκτρονίων διακρίνονται σε πολωμένους και μη πολωμένους Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr 3

Πολωμένοι ομοιοπολικοί δεσμοί Πολωµένος είναι ο οµοιοπολικός δεσµός που σχηματίζεται µεταξύ ατόμων διαφορετικών στοιχείων. Το ζευγάρι των ηλεκτρονίων του ομοιοπολικού δεσμού μετατοπίζεται προς το πιο ηλεκτραρνητικό άτομο. Στο πιο ηλεκτραρνητικό άτομο εμφανίζεται περίσσεια αρνητικού φορτίου (δ-). Στο πιο ηλεκτροθετικό άτομο εμφανίζεται περίσσεια θετικού φορτίου (δ+). π.χ. το υδροχλώριο Η-Cl έχει θετικό πόλο στο υδρογόνο και αρνητικό στο χλώριο Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr 4

Μη πολωμένοι ομοιοπολικοί δεσμοί Μη πολωµένος είναι ο οµοιοπολικός δεσµός µεταξύ ατόµων ίδιας ηλεκτραρνητικότητας, δηλαδή ατόμων του ίδιου στοιχείου. Δεν δημιουργούνται πόλοι. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι το μόριο του υδρογόνου (Η2) Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr 5

Πολικά και μη πολικά μόρια Ένα μόριο δεν είναι πολικό όταν η συνισταμένη των διπολικών ροπών των ομοιοπολικών δεσμών είναι μηδέν. Ένα μόριο είναι πολικό όταν η συνισταμένη των διπολικών ροπών των ομοιοπολικών δεσμών είναι διαφορετική από το μηδέν. Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr 6

Πολικά και μη πολικά μόρια Όλα τα μονοατομικά μόρια είναι μη πολικά π.χ. Ηe, Ne, Ar Όλα τα διατομικά μόρια μεταξύ ατόμων του ίδιου στοιχείου είναι μη πολικά π.χ. Η2, Br2 Όλα τα διατομικά μόρια μεταξύ ατόμων διαφορετικών στοιχείων είναι πολικά π.χ. ΗCl, CO Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr 7

Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr Μόριο υδροχλωρίου Το ζευγάρι των ηλεκτρονίων του ομοιοπολικού δεσμού είναι μετατοπισμένο προς τη μεριά του πιο ηλεκτραρνητικού ατόμου του Cl. Έτσι στη μεριά του Η εμφανίζεται περίσσεια θετικού φορτίου (δ+) ενώ στη μεριά του Cl περίσσεια αρνητικού φορτίου (δ-), μετατρέποντας το μόριο σε δίπολο (πολικό μόριο). Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr 8

Μόρια με 3 ή περισσότερα άτομα Παίζει ρόλο η γεωμετρία του μορίου Το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) είναι μη πολικό, διότι τα άτομα βρίσκονται σε μια ευθεία και η συνισταμένη διπολική ροπή είναι μηδέν (οι δύο δεσμοί έχουν αντίθετες διπολικές ροπές) Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr 9

Μόρια με 3 ή περισσότερα άτομα Το μεθάνιο CH4 και ο τετραχλωράνθρακας CCl4 δεν είναι πολικά μόρια γιατί οι διπολικές ροπές εξουδετερώνονται λόγω της γεωμετρίας τους. Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr 10

Μόρια με 3 ή περισσότερα άτομα Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr 11

Μόρια με 3 ή περισσότερα άτομα Οι υπόλοιποι υδρογονάνθρακες για παρόμοιο λόγο είναι επίσης μη πολικά μόρια. Το ίδιο συμβαίνει και στους αιθέρες. Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr 12

Μόρια με 3 ή περισσότερα άτομα To νερό Η2Ο και τα παρόμοιας σύνταξης μόρια H2S, H2Se, H2Te είναι πολικά μόρια. Η αμμωνία NH3 και τα παρόμοιας σύνταξης μόρια PH3, AsH3, SbH3 είναι πολικά μόρια. Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr 13

Μόρια με 3 ή περισσότερα άτομα H μεθανόλη CΗ3OH - γενικά οι αλκοόλες Η φορμαλδεΰδη HCH=O - γενικά οι αλδεΰδες Το μεθανικό οξύ HCOOH - γενικά τα καρβοξυλικά οξέα είναι πολικά μόρια. Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr 14

Είδη διαµοριακών δυνάµεων Δυνάμεις διασποράς Μη πολικό μόριο – Μη πολικό μόριο π.χ. Ηe-Ηe Μη πολικό μόριο – Πολικό μόριο π.χ. Cl2-ΗCl Δυνάμεις διπόλου - διπόλου π.χ. ΗCl – HBr Δεσμός ή γέφυρα υδρογόνου π.χ. ΗF ··· HF Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr 15

Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr Δεσμός υδρογόνου Εμφανίζεται σε ενώσεις, όπου άτομο Η είναι ενωμένο με ομοιοπολικό δεσμό με άτομο ενός πολύ ηλεκτραρνητικού στοιχείου, όπως (F, Ο, N). Το άτομο του Η του ενός μορίου έλκει το ηλεκτραρνητικό άτομο (F, Ο, N) του γειτονικού μορίου. Ο δεσμός υδρογόνου δηλώνεται με τρεις τελείες (…). Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr 16

Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr Δεσμός υδρογόνου Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr 17

Επίδραση του δεσμού υδρογόνου στο σημείο βρασμού Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr 18

Επίδραση του δεσμού υδρογόνου στο διαλυτότητα Τα κατώτερα μέλη των αλκοολών και των καρβοξυλικών οξέων έχουν μεγάλη διαλυτότητα στο νερό. Η μεγάλη αντοχή του νάυλον. Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr 19

Επίδραση του δεσμού υδρογόνου σε άλλες ιδιότητες Η ελικοειδής δομή των πρωτεϊνών. Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr 20

Επίδραση του δεσμού υδρογόνου σε άλλες ιδιότητες Δεσμοί υδρογόνου στο DNA Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr 21

Επίδραση του δεσμού υδρογόνου σε άλλες ιδιότητες Δεσμοί υδρογόνου στο DNA Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr 22

Ημιπερατή μεμβράνη Ημιπερατή μεμβράνη λέγεται μια φυσική ή τεχνητή μεμβράνη που επιτρέπει να διέρχονται από μέσα της ορισμένα μόρια.

Περισσότερα μόρια νερού διαχέονται σε αυτή την κατεύθυνση Ημιπερατή μεμβράνη Νερό Υδατικό διάλυμα Περισσότερα μόρια νερού διαχέονται σε αυτή την κατεύθυνση

Sugar molecules can pass through the membrane but, being surrounded by a cloud of water molecules, they move more slowly. νερό ζαχαρόνερο Molecular movement

Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr Ώσμωση Όταν διαχωρίζουμε ένα διάλυμα από τον καθαρό διαλύτή του με ημιπερατή μεμβράνη, που επιτρέπει τη διέλευση μόνο μορίων του διαλύτη (π.χ. νερού) διαλύτη, διαχέονται μόρια διαλύτη και προς τις δύο κατευθύνσεις αλλά με μεγαλύτερο ρυθμό από το διαλύτη προς το διάλυμα. Αυξάνεται ο όγκος του διαλύματος και γίνεται πιο αραιό. Το φαινόμενο λέγεται ΩΣΜΩΣΗ. Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr 26

Ώσμωση Διάλυμα μικρής συγκέντρωσης μεμβράνη Διάλυμα μεγάλης συγκέντρωσης μεμβράνη

Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr Ώσμωση Όταν διαχωρίζουμε δύο υδατικά διαλύματα με ημιπερατή μεμβράνη, διαχέονται μόρια διαλύτη με μεγαλύτερο ρυθμό στην κατεύθυνση από το διάλυμα μικρότερης συγκέντρωσης προς το διάλυμα μεγαλύτερης συγκέντρωσης. Το φαινόμενο και σ΄αυτή την περίπτωση λέγεται ΩΣΜΩΣΗ. Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr 28

Η ώσμωση στα κύτταρα των οργανισμών Κύτταρο που περιβάλλεται από νερό Το κύτταρο “φουσκώνει”

Η ώσμωση στα κύτταρα των οργανισμών Ερυθρά αιμοσφαίρια σε πυκνό αλατόνερο συρρικνώνονται Ερυθρά αιμοσφαίρια σε νερό αιμόλυση

Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr Ωσμωτική πίεση Ωσμωτική πίεση (Π) λέγεται η εξωτερική πίεση που πρέπει να ασκήσουμε εξωτερικά σε διάλυμα που διαχωρίζεται με ημιπερατή μεμβράνη από τον διαλύτή του ώστε να εμποδιστεί το φαινόμενο της ώσμωσης και να μη μεταβληθεί ο όγκος του διαλύματος. Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr 31

Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr Ωσμωτική πίεση Η ωσμωτική πίεση (Π) είναι ανάλογη με τη συγκέντρωση της διαλυμένης ουσίας, και ανάλογη με την απόλυτη θερμοκρασία. Δεν εξαρτάται από τη φύση της διαλυμένης ουσίας. Οι ιδιότητες των διαλυμάτων που εξαρτώνται από τη συγκέντρωση της διαλυμένης ουσίας λέγονται προσθετικές. Έτσι: Ζαχαρόνερο με συγκέντρωση 1 Μ εχει ίδια ωσμωτική πίεση με διάλυμα γλυκόζης 1 Μ στην ίδια θερμοκρασία Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr 32

Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr Ωσμωμετρία Ωσμωμετρία λέγεται η πειραματική μέθοδος προσδιορισμού της σχετικής μοριακής μάζας μιας άγνωστης ουσίας με βάση τη μέτρηση της ωσμωτικής πίεσης του διαλύματος και εφαρμόζοντας το νόμο του Van’t Hoff. Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr 33

Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr Αντίστροφη ώσμωση Θεωρούμε ένα διάλυμα που διαχωρίζεται με ημιπερατή μεμβράνη από τον καθαρό διαλύτη του. Ασκούμε εξωτερική πίεση στο διάλυμα μεγαλύτερη από την ωσμωτική και παρατηρούμε ότι ο διαλύτης διέρχεται με μεγαλύτερη ταχύτητα από το διάλυμα προς τον διαλύτη. Το φαινόμενο λέγεται αντίστροφη ώσμωση. Όμοια όταν διαχωρίσουμε δύο διαλύματα με ημιπερατή μεμβράνη και ασκήσουμε εξωτερικά πίεση στο υπερτονικό διάλυμα έτσι ώστε ο διαλύτης να διέρχεται με μεγαλύτερη ταχύτητα από το υπερτονικό προς το υποτονικό διάλυμα το φαινόμενο και πάλι λέγεται αντίστροφη ώσμωση. Το φαινόμενο βρίσκει εφαρμογή στην αφαλάτωση του θαλασσινού νερού. Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr 34