フェノールのダイポールトルクはメタノールより小さい

フェノールのダイポールトルクがメタノールより小さい原因分析

化学分野では、分子の双極子モーメントはしばしば分子内部の帯電の分布を記述するために使われる。 分子の極性を議論するとき、双極子モーメントは重要なパラメータであり、通常、分子中の荷電の非対称性を反映できる。 多くの人は、なぜフェノールの双極子がメタノールより小さいのかと尋ねるかもしれない今日、私たちはこの問題を分析して、その背後にある原因を理解します。

1.フェノールとメタノールの分子構造の比較

フェノールとメタノールの分子構造を比較する必要がある。 フェノール (158.5oh) は一つのベンゼン環と一つのヒドロキシ基(OH) からなり、ヒドロキシ基はベンゼン環とつながっています。 メタノールは簡単なアルコール分子で、メチル基(CH3) と水酸基 (OH) から構成されています。

構造的に見ると、メタノール中の水酸基は直接一つのメチル基につながっており、比較的簡単で対称な分子構造を形成している。 対照的に、フェノールの構造は複雑で、ベンゼン環の存在は分子構造をより非対称にしている。 そのため、それらは水酸基を持っているにもかかわらず、ベンゼン環の電子雲は水酸基の荷電分布に影響し、双極子トルクの大きさを変える。

2.電子効果の影響

電子効果が分子双極子モーメントに与える影響を検討する必要がある。 メタノール中の水酸基は酸素原子と水素原子によって強い水素結合作用を形成し、酸素原子の高い電気陰性性のため、水酸基は電子を酸素原子の方向に引っ張り、比較的強い双極子を形成する。

フェノール分子の中で、ベンゼン環の電子雲は水酸基の電子分布に影響を与えます。 ベンゼン環上の π 電子系は高度に離域化されており、この離域効果はベンゼン環の電子分布を均一にし、水酸基周囲の帯電非対称性を低下させた。 そのため、フェノール分子にも強い双極子があるにもかかわらず、ベンゼン環の電子効果でフェノールの双極子はメタノールより小さい。

3. 分子間力の比較

電子効果のほか、分子間の相互作用力も双極子に影響する重要な要素である。 メタノール分子間は主に水素結合相互作用によって、この水素結合作用はメタノール分子間の双極子トルクを集中させ、双極子作用を効果的に増強できる。

対照的に、フェノール分子間の分子間力は複雑で、水素結合のほか、ファンデルワルド力と π-π 相互作用も存在する。 ベンゼン環の存在により、分子間の相互作用力はメタノール中の水素結合ほど直接的ではないので、フェノールの双極トルクはメタノールより小さい。

4.双極子の数値の違い

具体的には、メタノールの双極子トルクは約1.77 Debye、フェノールの双極子トルクは1.28 Debyeである。 この数値の違いは、フェノールの双極トルクが確かにメタノールより小さいことを再び証明した。 メタノールの中で水酸基とメチル基の構造が対称であるため、分子双極子トルクが相対的に大きい。 フェノール中のベンゼン環が双極子トルクに与える影響は、双極子トルク値をメタノールより小さくする。

5.結論

フェノールの双極トルクがメタノールより小さい原因は主に分子構造、電子効果と分子間力と関係がある。 ベンゼン環の存在はフェノール分子の帯電分布をより均一にして、双極子の大きさを減少させたが、メタノールは比較的簡単な分子構造と強い水酸基極性のため、双極子の大きさを相対的に大きくした。 この現象は分子内部と分子間の相互作用によって決まる。