Il concetto di momento dipolare in una molecola biatomica
Il momento dipolare in una molecola biatomica si manifesta quando il baricentro delle cariche positive non coincide con quello delle cariche negative, rendendo la molecola polare e dotata di un momento dipolare. In una molecola AB, ad esempio, se una parziale carica positiva si trova sull’elemento A e una parziale carica negativa su B, la molecola agisce come un dipolo elettrico. Questo dipolo è caratterizzato da un modulo μ = δ ∙d, dove d è la distanza tra le cariche e δ è il valore assoluto della frazione di carica.
Il calcolo del momento dipolare
Se due cariche elettriche di segno opposto sono separate da una distanza unitaria, il momento di dipolo risultante è calcolato come μ = 4.8 ∙10^-18 Fr cm. Poiché i momenti dipolari molecolari hanno valori di questo tipo di ordine di grandezza, essi possono essere espressi convenzionalmente in una unità di misura chiamata Debye, definita come 1 D = 1.0 ∙ 10^-18 Fr cm.
Fattori che contribuiscono al momento dipolare
Il momento dipolare di una molecola è il risultato di vari contributi, derivanti dalla distribuzione non simmetrica delle coppie di elettroni di legame e dalle coppie di non legame. Ciò è riconducibile alla diversa elettronegatività degli elementi che costituiscono la molecola e alle dimensioni atomiche differenti.
Esempio con il cloruro di idrogeno
Prendiamo ad esempio il cloruro di idrogeno, che presenta un momento dipolare sperimentale di 1.07 D diretto dall’atomo di idrogeno a quello di cloro. Tale momento può essere considerato come la risultante di tre contributi distinti:
1) L’atomo di cloro ha un’elettronegatività maggiore rispetto a quello di idrogeno, causando una polarizzazione della coppia di elettroni di legame verso di sé.
2) L’atomo di idrogeno ha dimensioni molto minori rispetto a quelle del cloro, con la regione di sovrapposizione degli orbitali atomici più vicina al nucleo di idrogeno.
3) Considerando le coppie di elettroni non di legame, queste hanno una distribuzione e una simmetria sferica diversa rispetto agli elettroni del guscio esterno del cloro, dando origine a una separazione di carica e a un momento dipolare diretto.
Il momento dipolare molecolare risultante è di 1.07 D, diretto dal l’atomo di idrogeno a quello di cloro.
