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Man spricht von a Teilladung als die Elektronen die die Verbindung zwischen zwei bilden Atome nicht gleichmäßig auf die beiden Atome verteilt sind, aber nicht so, dass man Ionenverbindung es gibt.

Chemische Bindung

EIN kovalente Bindung besteht darin, die Elektronen der einzelnen Atome im Molekül neu zu verteilen. Geschieht dies gleichmäßig, erscheinen die Atome von außen ungeladen. Normalerweise teilen sich die Elektronen jedoch so auf, dass etwas mehr davon vorhanden ist Wellenfunktion zu einem Atom gelangt als zu einem anderen, und man spricht von Teilladungen. Das Wort teilweise unterscheidet diese Situation von einer ionischen Bindung, bei der (fast) a ganze Elektronenladung wandert von einem Atom zum anderen.

Definition

Der Begriff Teilladung ist problematisch, weil sie nicht eindeutig definiert werden kann. Man kann es nicht direkt messen; da kann man hingehen Dipolmoment eines Moleküls und bestimmen dann die Ladungen der Atomkerne, wenn man die Atome als Punktgebühren würde sehen, aber das ist nur eine Näherung und funktioniert auf jeden Fall nur für (sehr) einfache Moleküle.

Es gibt auch keine Möglichkeit, Teilladungen aus einer theoretischen (insbesondere quantenchemisch) in Betracht gezogen werden. Zum Beispiel kann man, wie oben in qualitativer Hinsicht beschrieben, bestimmen, was die Wahrscheinlichkeitsamplitude um die verschiedenen Atome herum, aber es besteht Unklarheit, welchen Teil des Raumes man welchem ​​Atom zuordnet (d. h. wie man die Wellenfunktion oder Amplitude verwendet). Partitionen). Daneben sind auch andere Verfahren denkbar.

Cramer (2004) unterscheidet vier Arten von Teilladungen:^[1]

Klasse I

Basierend auf einem ungenauen (intuitiven oder experimentellen) Ansatz. Dies beinhaltet Betrachtungen basierend auf dem molekularen Dipolmoment oder auf Elektronegativität. Beispiele für letztere sind Gasteiger-Marsili-Ladungen und QEq.

Klasse II

Basierend auf Wellenfunktion oder Orbitalpartitionierung. Dies kann beispielsweise in quantenchemischen Formalismen geschehen, in denen man Molekülorbitale betrachtet als Linearkombinationen von Atomorbitale. Dann prüft man für alle Atome, wie hoch die Gesamtbelegung für alle Orbitale ist, die auf diesem Atom 'zentriert' sind. Ein Beispiel sind die Mulliken-Ladungen.

Klasse III

Basierend auf einem von der Wellenfunktion abgeleiteten physikalischen beobachtbar. Dies sind zum Beispiel Methoden, die eine Aufteilung der Elektronendichte (Atom-im-MolekülLadungen) oder auf das elektrostatische Potential, das sich aus der berechneten Wellenfunktion ergibt. Im letzteren Fall wird versucht, den Wert dieses Potentials auf einer oder mehreren Oberflächen um das Molekül herum durch Punktladungen an den Positionen der Atomringe möglichst gut wiederzugeben. Die gefundenen Punktladungen gelten dann als Partialladungen für die Atome.

Klasse IV

Basierend auf semiempirischen Anpassungen an Ladungen der Klasse II oder III, so dass experimentell beobachtbare Größen reproduziert werden.

Jede der möglichen Methoden hat Vor- und Nachteile, und je nach Anwendung muss man sich für eine Methode entscheiden.

Anwendungen

Es gibt mehrere Gründe, warum Leute gerne die Teilladung nutzen. Erstens ist es eine einfache Möglichkeit, etwas über die Elektronenverteilung innerhalb eines Moleküls zu sagen. Damit lassen sich Aussagen über die Reaktivität bestimmter Teile eines Moleküls treffen. Zweitens findet es Anwendung innerhalb der Molekularmechanik - eine vereinfachte Simulationsmethode, bei der Atome als Punktteilchen betrachtet werden. Die Teilladungen werden dann verwendet, um die elektrostatischen Wechselwirkungen zwischen Atomen zu bestimmen. Außerdem ist die Größe der Teilladungen (zum Beispiel die Differenz zwischen der größten positiven und der negativsten Teilladung eines Moleküls) liefert einen nützlichen Beschreibung sind in QSAR.

Hinweis