WEBVTT

00:00:01.159 --> 00:00:04.150
Když už víme, jak kreslit
strukturní vzorce, a víme,

00:00:04.150 --> 00:00:08.926
jak předpovídat tvary molekul, využijme
těchto znalostí k určení polarity molekul.

00:00:08.926 --> 00:00:12.010
Zavedeme si k tomu
veličinu dipólový moment.

00:00:12.010 --> 00:00:13.934
Řekněme si,
co to dipólový moment je.

00:00:13.934 --> 00:00:16.010
Podívejme se na
situaci napravo,

00:00:16.010 --> 00:00:18.590
kde máme kladně
nabitý proton

00:00:18.590 --> 00:00:21.720
v určité vzdálenosti
od záporně nabitého elektronu.

00:00:21.720 --> 00:00:25.220
A řekněme, že jsou
od sebe na vzdálenost d.

00:00:25.220 --> 00:00:29.720
Víme, že proton a elektron
mají stejnou velikost náboje.

00:00:29.720 --> 00:00:36.830
Oba mají velikost náboje Q, který
má velikost asi 1,6 krát 10 na minus 19 Coulombu.

00:00:36.830 --> 00:00:40.099
Samozřejmě, že proton
bude mít kladný náboj Q,

00:00:40.099 --> 00:00:42.390
proto pojďme do toho
a napišme Q plus.

00:00:42.390 --> 00:00:46.520
A elektron bude mít
záporný náboj Q, takto.

00:00:46.520 --> 00:00:50.750
Chceme spočítat velikost
dipólového momentu,

00:00:50.750 --> 00:00:54.350
jehož symbolem je
řecké písmeno mí.

00:00:54.350 --> 00:01:01.130
Vypočítá se jako součin náboje Q
a vzdálenosti d mezi náboji.

00:01:01.130 --> 00:01:03.910
Neboli mí se
rovná Q krát d.

00:01:03.910 --> 00:01:06.340
A v tomto videu nebudeme
zacházet do matematiky,

00:01:06.340 --> 00:01:08.435
ale kdybyste to
opravdu vypočítali,

00:01:08.435 --> 00:01:10.650
vyjdou vám SI jednotky
Coulomb krát metr,

00:01:10.650 --> 00:01:14.470
ale prakticky se dipólový moment molekul
uvádí v jednotkách Debye.

00:01:14.470 --> 00:01:17.880
Nyní nás víc zajímá
určení dipólového momentu

00:01:17.880 --> 00:01:20.960
ve smyslu molekulární struktury,
tak pojďme na to.

00:01:20.960 --> 00:01:23.700
Podívejme se na elektronový
strukturní vzorec HCl.

00:01:23.700 --> 00:01:27.670
Když se podívám na kovalentní
vazbu mezi vodíkem a chlorem,

00:01:27.670 --> 00:01:31.220
vím, že kovalentní vazba
je tvořena dvěma elektrony.

00:01:31.220 --> 00:01:34.680
A chlor má vyšší elektronegativitu
než vodík, což znamená,

00:01:34.680 --> 00:01:38.620
že tyto dva elektrony budou
přitahovány blíže chloru.

00:01:38.620 --> 00:01:41.590
To vám zde nyní ukážu
pomocí této šipky.

00:01:41.590 --> 00:01:43.760
Šipka ukazuje ve směru
pohybu elektronů,

00:01:43.760 --> 00:01:49.330
takže tyto žluté elektrony se budou
pohybovat blíž k chloru.

00:01:49.330 --> 00:01:54.070
Proto bude mít chlor vyšší
elektronovou hustotu okolo sebe

00:01:54.070 --> 00:01:56.960
a to znázorňujeme pomocí
částečného záporného náboje.

00:01:56.960 --> 00:01:59.160
Napíšeme zde malé
řecké písmeno delta

00:01:59.160 --> 00:02:03.190
a je částečně záporné, neboť má
zvýšenou elektronovou hustotu.

00:02:03.190 --> 00:02:04.750
To je jeden z možných pohledů.

00:02:04.750 --> 00:02:07.907
A protože vodík ztrácí část
elektronové hustoty,

00:02:07.907 --> 00:02:11.730
ztrácí část záporného
náboje, a proto je částečně kladný.

00:02:11.730 --> 00:02:14.990
Proto zde naznačíme 
částečný kladný náboj.

00:02:14.990 --> 00:02:22.950
Vytváříme tak situaci,
kdy polarizujeme molekulu.

00:02:22.950 --> 00:02:27.380
Tato část molekuly napravo
má zvýšenou elektronovou hustotu,

00:02:27.380 --> 00:02:29.960
a proto se jedná
o částečně zápornou stranu.

00:02:29.960 --> 00:02:31.310
To je jeden pól.

00:02:31.310 --> 00:02:34.930
Tato druhá strana
ztrácí elektronovou hustotu,

00:02:34.930 --> 00:02:37.839
a proto je částečně kladná,
označíme to proto takto.

00:02:37.839 --> 00:02:39.630
Tudíž zde naznačíme
kladné znaménko.

00:02:39.630 --> 00:02:41.390
Můžete tuto
šipku brát i tak,

00:02:41.390 --> 00:02:43.480
že toto malé znaménko
plus vám říká,

00:02:43.480 --> 00:02:46.040
jaké je rozložení náboje
v této molekule.

00:02:46.040 --> 00:02:49.920
Máte tedy tyto dva póly:
kladný pól a záporný pól.

00:02:49.920 --> 00:02:53.559
A pokud si představíte, že tyto
dva póly mají "těžiště",

00:02:53.559 --> 00:02:56.210
můžete si vzít
vzdálenost mezi nimi

00:02:56.210 --> 00:02:59.460
a můžete spočítat dipólový
moment této molekuly.

00:02:59.460 --> 00:03:02.450
A když spočítáte dipólový
moment pro HCl,

00:03:02.450 --> 00:03:07.320
mí se bude rovnat přibližně 
1,11 jednotkám Debye.

00:03:07.320 --> 00:03:11.296
Máme tedy polarizovanou vazbu
a máme polarizovanou molekulu.

00:03:11.300 --> 00:03:14.575
A proto můžeme říci,
že HCl je relativně polární.

00:03:14.575 --> 00:03:17.110
Má dipólový moment.

00:03:17.110 --> 00:03:21.160
To je způsob, jakým nahlížíme
na tyto molekuly.

00:03:21.160 --> 00:03:23.440
Zkusme si další příklad.

00:03:23.440 --> 00:03:26.010
Zkusme si oxid uhličitý.

00:03:26.010 --> 00:03:29.360
Víme, že molekula CO2 je lineární.

00:03:29.360 --> 00:03:31.280
Poté, co namalujeme strukturní vzorec,

00:03:31.280 --> 00:03:34.050
máme lineární tvar,
který bude důležitý,

00:03:34.050 --> 00:03:36.800
jestliže se snažíme
předpovědět dipólový moment.

00:03:36.800 --> 00:03:40.750
Pojďme prozkoumat elektrony
ve vazbě uhlík-kyslík.

00:03:40.750 --> 00:03:43.350
Máme dvojnou vazbu mezi
uhlíkem a mezi tímto kyslíkem

00:03:43.350 --> 00:03:45.930
a víme, že kyslík má vyšší
elektronegativitu než uhlík.

00:03:45.930 --> 00:03:49.430
Takže kyslík přitáhne
elektrony blíž k sobě.

00:03:49.430 --> 00:03:54.210
A my v tomto případě namalujeme
šipku neboli vektor šipkou směrem doprava.

00:03:54.210 --> 00:03:58.750
A máme zde situaci,
kdy má vazba dipól.

00:03:58.750 --> 00:04:01.160
Nalevo máme naprosto
stejnou situaci.

00:04:01.160 --> 00:04:03.430
Kyslík má vyšší
elektronegativitu než uhlík,

00:04:03.430 --> 00:04:07.330
proto jsou elektrony přitahovány
blíže k tomuto kyslíku.

00:04:07.330 --> 00:04:11.510
Nakreslíme proto další šipku
nebo další vektor pro tento případ.

00:04:11.510 --> 00:04:14.350
A i přesto, že máme tyto
samostatné dipóly vazby,

00:04:14.350 --> 00:04:16.680
nesmíme zapomenout,
že tato molekula je lineární

00:04:16.680 --> 00:04:22.430
a že tyto dva vektory mají
stejnou hodnotu, ale opačný směr.

00:04:22.440 --> 00:04:25.190
Z tohoto důvodu se tyto
dva vektory vyruší.

00:04:25.190 --> 00:04:30.440
A proto neočekáváme, že by tato molekula
jako celek měla dipólový moment.

00:04:30.440 --> 00:04:32.240
Neexistuje zde
žádný dipól molekuly.

00:04:32.240 --> 00:04:35.870
Takže mí bude
rovno nule.

00:04:35.870 --> 00:04:39.030
Zjednodušený pohled je představit
si to jako přetahování lanem.

00:04:39.030 --> 00:04:44.640
Máte tu opravdu silné atomy, kyslíky
na obou stranách, ale jsou stejně silné.

00:04:44.640 --> 00:04:48.620
A když tahají stejnou silou
v opačném směru, tak se to vyruší.

00:04:48.620 --> 00:04:51.300
Jednotlivé dipóly
vazeb vyruší.

00:04:51.300 --> 00:04:54.480
Proto tato molekula nemá
dipólový moment.

00:04:54.480 --> 00:04:57.970
A oxid uhličitý je proto
považován za nepolární.

00:04:57.970 --> 00:05:01.109
Pojďme dál a podívejme
se na molekulu vody napravo.

00:05:01.109 --> 00:05:06.660
Jak to bude s elektrony v této kovalentní
vazbě mezi vodíkem a kyslíkem?

00:05:06.660 --> 00:05:09.650
Kyslík má vyšší
elektronegativitu než vodík,

00:05:09.650 --> 00:05:13.250
takže tyto elektrony budou
přitahovány blíže kyslíku.

00:05:13.250 --> 00:05:15.740
To samé platí pro tuto vazbu zde.

00:05:15.740 --> 00:05:18.790
A máme také volné elektronové
páry elektronů na centrálním atomu,

00:05:18.790 --> 00:05:19.820
jež nesmíme opomenout.

00:05:19.820 --> 00:05:25.560
Ty samozřejmě zvýší elektronovou hustotu
v tomto směru pro tento volný pár

00:05:25.560 --> 00:05:28.010
a v tomto směru
pro tento pár.

00:05:28.010 --> 00:05:31.640
Víme, že geometrie
molekuly vody není lineární

00:05:31.640 --> 00:05:35.630
a že je to obtížné znázornit
zde na dvourozměrné rovině.

00:05:35.650 --> 00:05:37.990
Když použijeme
kuličkový model,

00:05:37.990 --> 00:05:43.670
uvidíme, že celkový dipólový
moment směřuje nahoru,

00:05:43.670 --> 00:05:49.810
A že jednotlivé dipóly vazby se
sečtou a dají nám dipól molekuly,

00:05:49.810 --> 00:05:52.090
v tomto případě
směřující nahoru,

00:05:52.090 --> 00:05:55.840
a proto budeme mít dipólový moment
náležící naší molekule vody.

00:05:55.840 --> 00:06:03.710
Mí je v tomto případě přibližně 1,85, a
vodu tedy považujeme za polární molekulu.

00:06:03.710 --> 00:06:05.780
Ukažme si další
dva příklady.

00:06:05.780 --> 00:06:11.290
Nalevo je CCl4,
neboli tetrachlormethan.

00:06:11.290 --> 00:06:15.950
Vidíme, že uhlík
je vázán na chlór.

00:06:15.950 --> 00:06:20.290
Protože se jedná o nepřerušovanou čáru,
znamená to, že je v rovině stránky.

00:06:20.300 --> 00:06:26.640
Víme, že geometrie okolo tohoto
atomu uhlíku je tetrahedrální,

00:06:26.640 --> 00:06:28.660
tak si to také
rozebereme.

00:06:28.660 --> 00:06:31.230
Je zde nakreslen klín,
což znamená,

00:06:31.230 --> 00:06:34.380
že chlor vystupuje
nad rovinu směrem k vám.

00:06:34.380 --> 00:06:38.750
Pak je tu tečkovaná čára, to znamená, že
tento chlor směřuje dozadu, za rovinu.

00:06:38.750 --> 00:06:41.560
Takto si to musíme představit,
ale je mnohem jednodušší

00:06:41.560 --> 00:06:44.070
znázornit si to
s užitím kuličkového modelu.

00:06:44.070 --> 00:06:49.480
Vidíme, že jakkoliv otáčíme molekulou,
vypadá stále stejně ve všech směrech.

00:06:49.480 --> 00:06:55.450
Tetrahedrální uspořádání 4 stejných atomů
kolem středu umožňuje otáčet molekulu.

00:06:55.450 --> 00:06:58.080
Vždy bude ve trojrozměrném 
prostoru vypadat stejně.

00:06:58.080 --> 00:07:03.054
To je velmi důležité při určování
dipólového momentu této molekuly.

00:07:03.054 --> 00:07:04.440
Pojďme nyní na to.

00:07:04.440 --> 00:07:07.610
Začneme v rozdílech
elektronegativity.

00:07:07.610 --> 00:07:11.250
Když se podíváme na horní
vazbu uhlík-chlor

00:07:11.250 --> 00:07:14.650
a na tyto dva elektrony v této horní
vazbě uhlík-chlor,

00:07:14.650 --> 00:07:17.340
víme, že chlor má vyšší
elektronegativitu než uhlík.

00:07:17.340 --> 00:07:21.760
Představme si, že tyto elektrony
jsou přitahovány blíže chloru.

00:07:21.760 --> 00:07:23.560
Naznačím to zde zeleně.

00:07:23.560 --> 00:07:26.510
Tyto dva elektrony 
tedy směřují tímto směrem.

00:07:26.510 --> 00:07:29.040
A to samé platí
pro všechny tyto chlory.

00:07:29.040 --> 00:07:31.160
Chlor má vyšší
elektronegativitu než uhlík,

00:07:31.160 --> 00:07:33.790
takže stejně můžeme nakreslit
všechny dipóly vazeb.

00:07:33.790 --> 00:07:35.750
Můžeme zde
nakreslit všechny čtyři.

00:07:35.750 --> 00:07:39.450
V tomto případě
máme čtyři dipóly,

00:07:39.450 --> 00:07:41.940
ale ve trojrozměrném prostoru
se vyruší.

00:07:41.940 --> 00:07:46.150
I tento příklad je obtížné si představit
ve dvourozměrném prostoru.

00:07:46.150 --> 00:07:49.640
Ale kdybyste měli molekulu
před vámi, bylo by to jednodušší.

00:07:49.640 --> 00:07:52.480
Když ji budete otáčet, molekula
bude vypadat stále stejně.

00:07:52.480 --> 00:07:54.950
A tak se tyto jednotlivé
dipóly vazeb vyruší,

00:07:54.950 --> 00:07:59.260
tato molekula nemá žádný
dipólový moment a mí je rovno nule.

00:07:59.260 --> 00:08:04.470
Zjistili jsme tedy, že molekula
tetrachlormethanu je nepolární.

00:08:04.470 --> 00:08:06.090
Podívejme se
na příklad napravo,

00:08:06.090 --> 00:08:10.440
kde máme jeden vodík
místo jednoho chloru.

00:08:10.440 --> 00:08:14.340
Máme nyní CHCl3,
neboli chloroform.

00:08:14.340 --> 00:08:17.000
Rozeberme si nyní
tuto molekulu.

00:08:17.000 --> 00:08:20.220
Podívejme se
hlavně na tuto vazbu:

00:08:20.220 --> 00:08:23.340
uhlík má o trochu vyšší
elektronegativitu než vodík,

00:08:23.340 --> 00:08:30.600
takže tentokrát se elektrony v této vazbě
budou přesouvat směrem k uhlíku.

00:08:30.610 --> 00:08:35.020
A znovu, uhlík versus
chlor; chlor má vyšší elektronegativitu,

00:08:35.020 --> 00:08:37.530
takže máme dipólový moment
v tomto směru,

00:08:37.530 --> 00:08:39.909
což můžeme udělat
i pro zbývající chlory.

00:08:39.909 --> 00:08:44.300
A tak je to v tomto případě, doufejme,
trochu snazší na představu.

00:08:44.300 --> 00:08:47.470
V tomto případě se jednotlivé
dipóly vazeb zkombinují

00:08:47.470 --> 00:08:53.700
a vznikne celkový
dipól směřující dolů.

00:08:53.720 --> 00:08:57.090
Snažím se nakreslit
dipól molekuly,

00:08:57.090 --> 00:08:59.420
dipól molekuly jako celku
směřující dolů,

00:08:59.420 --> 00:09:01.270
pro naše konkrétní
znázornění molekuly.

00:09:01.270 --> 00:09:04.970
A protože tu mám vodík,
není zde žádný tah nahoru,

00:09:04.970 --> 00:09:06.630
který by vyrovnal tah
směrem dolů.

00:09:06.630 --> 00:09:10.320
A proto předpokládáme,
že tato molekula má dipólový moment.

00:09:10.320 --> 00:09:15.644
Mí je pro chloroform
přibližně 1,01,

00:09:15.660 --> 00:09:21.090
a tak je zcela jistě více polární než náš
příklad s tetrachlormethanem.