Apa itu kepadatan elektronik?



itu kerapatan elektronik ini adalah ukuran seberapa besar kemungkinannya untuk menemukan elektron di wilayah ruang tertentu; baik di sekitar inti atom, atau di "lingkungan" di dalam struktur molekul.

Semakin tinggi konsentrasi elektron pada titik tertentu, semakin besar kerapatan elektron, dan oleh karena itu, akan dibedakan dari sekitarnya dan menunjukkan karakteristik tertentu yang menjelaskan reaktivitas kimia. Cara grafis dan sangat baik untuk mewakili konsep seperti itu adalah melalui peta potensial elektrostatik.

Sebagai contoh, struktur enantiomer S-karnitin dengan peta potensial elektrostatik yang sesuai ditunjukkan pada gambar atas. Skala yang dikomposisikan oleh warna-warna pelangi dapat diamati: merah untuk menunjukkan wilayah dengan kepadatan elektronik yang lebih besar, dan biru untuk wilayah yang miskin elektron.

Karena molekul dilintasi dari kiri ke kanan, kita menjauh dari gugus -CO2- menuju kerangka CH2-CHOH-CH2, di mana warnanya kuning dan hijau, menunjukkan penurunan kerapatan elektronik; ke grup -N (CH3)3+, wilayah elektron termiskin, biru.

Secara umum, daerah di mana kerapatan elektronik rendah (warna kuning dan hijau) adalah yang paling reaktif dalam suatu molekul.

Indeks

  • 1 Konsep
  • 2 Peta potensial elektrostatik
    • 2.1 Perbandingan warna
    • 2.2 Reaktivitas kimia
  • 3 Kepadatan elektronik dalam atom
  • 4 Referensi

Konsep

Lebih dari kimia, kepadatan elektronik bersifat fisik, karena elektron tidak tetap statis, tetapi bergerak dari satu sisi ke sisi lain menciptakan medan listrik.

Dan variasi dari bidang-bidang ini berasal dari perbedaan kepadatan elektronik di permukaan van der Waals (semua permukaan bola itu).

Struktur S-karnitin diwakili oleh model bola dan palang, tetapi jika itu untuk permukaan van der Waals, palang akan menghilang dan hanya seperangkat bola kusut yang diamati (dengan warna yang sama).

Elektron akan lebih cenderung berkeliaran di sekitar atom yang lebih elektronegatif; Namun, mungkin ada lebih dari satu atom elektronegatif dalam struktur molekul, dan karenanya, kelompok atom yang juga mengerahkan efek induktif mereka sendiri.

Ini berarti bahwa medan listrik bervariasi lebih dari yang dapat diprediksi dengan mengamati molekul ketika burung gagak terbang; yaitu, mungkin ada lebih atau kurang polarisasi muatan negatif atau kepadatan elektronik.

Ini juga dapat dijelaskan sebagai berikut: distribusi pungutan menjadi lebih homogen.

Peta potensial elektrostatik

Sebagai contoh, gugus -OH karena memiliki atom oksigen menarik kerapatan elektron dari atom-atom tetangganya; Namun, dalam S-karnitin ia memberikan bagian dari kerapatan elektroniknya kepada gugus -CO2-, sementara pada saat yang sama meninggalkan grup -N (CH3)3+ dengan kekurangan elektronik yang lebih besar.

Perhatikan bahwa bisa sangat rumit untuk menyimpulkan bagaimana efek induktif bekerja dalam molekul kompleks, seperti protein.

Untuk mendapatkan gambaran tentang perbedaan medan listrik dalam struktur, perhitungan perhitungan peta potensial elektrostatik digunakan.

Perhitungan ini terdiri dari menempatkan muatan titik positif dan memindahkannya di sepanjang permukaan molekul; di mana ada kepadatan elektronik kurang, akan ada tolakan elektrostatik, dan semakin tinggi tolakan, semakin kuat warna biru akan.

Di mana kerapatan elektronik lebih besar, akan ada daya tarik elektrostatik yang kuat, diwakili oleh warna merah.

Perhitungan memperhitungkan semua aspek struktural, momen dipol dari tautan, efek induktif yang disebabkan oleh semua atom yang sangat elektronegatif, dll. Dan sebagai hasilnya, Anda mendapatkan permukaan warna-warni dan daya tarik visual.

Perbandingan warna

Di atas adalah peta potensial elektrostatik untuk molekul benzena. Perhatikan bahwa di tengah cincin terdapat kerapatan elektron yang lebih tinggi, sedangkan "titik" -nya berwarna kebiruan, karena atom hidrogen yang kurang elektronegatif. Juga, distribusi muatan ini disebabkan oleh karakter aromatik benzena.

Dalam peta ini warna hijau dan kuning juga diamati, yang menunjukkan perkiraan untuk daerah miskin dan kaya elektron.

Warna-warna ini memiliki skala sendiri, berbeda dari S-carnitine; dan karenanya, tidak benar untuk membandingkan grup -CO2- dan pusat cincin aromatik, keduanya diwakili oleh warna merah di peta mereka.

Jika keduanya mempertahankan skala warna yang sama, itu akan menunjukkan bahwa warna merah pada peta benzena berubah dari oranye pudar. Di bawah standardisasi ini, peta potensial elektrostatik dapat dibandingkan, dan karenanya, kepadatan elektronik beberapa molekul.

Jika tidak, peta hanya berfungsi untuk mengetahui distribusi muatan untuk molekul individu.

Reaktivitas kimia

Mengamati peta potensi elektrostatik, dan karenanya wilayah dengan kerapatan elektronik tinggi dan rendah, dapat diprediksi (meskipun tidak dalam semua kasus) di mana reaksi kimia akan terjadi dalam struktur molekul.

Daerah dengan kerapatan elektron yang tinggi mampu "menyediakan" elektronnya untuk spesies di sekitarnya yang menuntut atau membutuhkannya; untuk spesies ini, bermuatan negatif, E+, mereka dikenal sebagai elektrofil.

Oleh karena itu, elektrofil dapat bereaksi dengan gugus yang diwakili oleh warna merah (gugus -CO)2- dan pusat cincin benzena).

Sementara daerah dengan kerapatan elektron rendah, mereka bereaksi dengan spesies bermuatan negatif, atau dengan yang memiliki pasangan bebas elektron untuk berbagi; yang terakhir dikenal sebagai nukleofil.

Dalam kasus grup -N (CH3)3+, itu akan bereaksi sedemikian rupa sehingga atom nitrogen memperoleh elektron (dikurangi).

Kepadatan elektronik dalam atom

Dalam atom, elektron-elektron bergerak dengan kecepatan luar biasa dan dapat berada di beberapa wilayah ruang pada saat bersamaan.

Namun, ketika jarak nukleus meningkat, elektron memperoleh energi potensial elektronik dan distribusi probabilistik mereka berkurang.

Ini berarti bahwa awan elektronik suatu atom tidak memiliki batas yang ditentukan, tetapi kabur. Karena itu, tidak mudah untuk menghitung jari-jari atom; kecuali, ada tetangga yang membuat perbedaan dalam jarak inti mereka, yang setengahnya dapat diambil sebagai jari-jari atom (r = d / 2).

Orbital atom, dan fungsinya gelombang radial dan sudut, menunjukkan bagaimana kerapatan elektronik diubah tergantung pada jarak yang memisahkan mereka dari inti.

Referensi

  1. Reed College. (s.f.). Apa itu kerapatan elektron? ROCO Diperoleh dari: reed.edu
  2. Wikipedia. (2018). Kepadatan elektron. Diperoleh dari: en.wikipedia.org
  3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 Juni 2014). Definisi Kepadatan Elektron. Diperoleh dari: thoughtco.com
  4. Steven A. Hardinger. (2017). Illustrated Glosarium Kimia Organik: Kepadatan elektron. Diperoleh dari: chem.ucla.edu
  5. Teks Libre Kimia. (29 November 2018). Ukuran Atom dan Distribusi Kepadatan Elektron. Diperoleh dari: chem.libretexts.org
  6. Graham Solomons TW., Craig B. Fryhle. (2011). Kimia Organik. Amina (10th edisi.). Wiley Plus.
  7. Carey F. (2008). Kimia Organik (Edisi keenam). Mc Graw Hill.