¿Cómo se calcula el momento dipolar del agua?

Supongamos que ponemos agua en el plano xy así:

El indicador del momento bipolar se calcula buscando las contribuciones de momento dipolar de cada #"O"-"H"# enlace, que son polares, y sumarlos para obtener el dipolo neto. Cada contribución es #"1.5 D"# (Debyes).

El indicador del dipolo neto apunta a través del oxígeno hacia abajo del eje y en la dirección negativa.

Tenga en cuenta que la proyección dipolar a lo largo de las direcciones x se anulan entre sí; si la contribución dipolar izquierda apuntaba a +x, la contribución correcta apunta a -x.

Como resultado, para calcular el dipolo neto, determine el Proyección de cada dipolo en la dirección y, y entonces doble ya que ambos #"OH"# los bonos son idéntico.

El indicador del #"H"-"O"-"H"# ángulo de enlace del agua es más o menos #104.4776^@# (está bien usar #104.5^@#).

Tome el ángulo utilizado en la proyección como desde vertical hasta cada #"OH"# enlace y obtendrá #104.4776^@"/"2#, luego imagina dos triángulos rectángulos.

Con eso, y el hecho de que #costheta = cos(-theta)#:

#mu_"y,left contribution" = mu_("OH")xxcos(52.2388^@)#

#= "1.5 D" xx 0.612 = color(green)(0.9187)#

#mu_"y,right contribution" = mu_("OH")xxcos(-52.2388^@)#

#= "1.5 D" xx 0.612 = color(green)(0.9187)#

Finalmente nosotros suma ellos arriba porque ambos están en la misma dirección y:

#color(blue)(mu_"tot") = mu_"y,left contribution" + mu_"y,right contribution"#

#= 0.9187 + 0.9187 = color(blue)("1.837 D")#

which is pretty close to the actual #"1.85 D"#.

Probablemente el error fue de la referencia #"OH"# momento dipolar o el ángulo de enlace calculado (a través de la teoría de Hartree-Fock utilizando un conjunto de bases cc-pVQZ, pero no necesita saberlo).


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