Tensió (química)
En química, una molècula experimenta tensió quan la seua estructura química se somet a una certa tensió mecànica que eleva la seua energia interna en comparació a un compost de referència lliure de tensions. La energia interna d'una molècula consistix de tota l'energia almagasenada dins de la mateixa. Una molècula en una tensió té una cantitat adicional d'energia interna a diferència de la molècula no tensionada. Esta energia interna extra, o energia de tensió, es pot comparar a un moll comprimit.[1] De la mateixa manera que un resort (moll) comprimit deu mantindre's en el seu lloc per a evitar la lliberació de la seua energia potencial, una molècula pot ser mantinguda en una conformació energèticament desfavorable pels enllaços dins d'eixa molècula. Sense els enllaços que mantenen la conformació en el lloc, l'energia de tensió seria lliberada.
Termodinàmica
[editar | editar còdic]El equilibri de dos conformació moleculars es determina per la diferència de la energia lliure de Gibbs de les dos conformació. A partir d'esta diferència d'energia, es pot determinar la constant d'equilibri per als dos conformació:
Si hi ha una disminució de l'energia lliure de Gibbs d'un estat a un atre, esta transformació és espontànea i l'estat d'energia més baix és el més estable. A major tensió, la conformació molecular més energètica es transforma espontàneament a la conformació molecular d'energia inferior.
Entalpia i entropía estan relacionats en energia lliure de Gibbs a través de l'equació (a temperatura constant):
L'entalpia és típicament la funció termodinàmica més important per a determinar una conformació molecular més estable.[1] Si be existixen diferents tipos de tensió, l'energia de tensió associada en tots ells és pel carpiment dels enllaços dins de la molècula. Com per lo general l'entalpia és considerada més important, la entropía a sovint pot ser ignorada[1] Este no és sempre el cas; si la diferència d'entalpia és menuda, la entropía pot tindre un efecte més important en l'equilibri. Per eixemple,el n-butà té dos conformació possibles: anti i gauche. La conformació anti és més estable en 0,9 kcal/mol.[1] Podríem esperar que el butà siga més o menys un 82% anti i un 18% gauche a temperatura ambiente. No obstant, hi ha dos possibles conformació gauche i només una conformació anti. Ademés, la entropía té una contribució de 0,4 kcal a favor de la conformació gauche.[2] Trobem que la distribució conformacional real del butà és de 70% anti i 30% gauche a temperatura ambiente:
Determinació de la tensió angular
[editar | editar còdic]
El calor de formació (ΔHfo) d'un compost es descriu com la diferència d'entalpia entre un compost i els seus elements separats.[3] Quan la calor de formació d'un compost és diferent tant d'una predicció com d'un compost de referència, esta diferència a sovint es pot atribuir a la tensió. Per eixemple, el ΔHfo del ciclohexano és de -29,9 kcal/mol, mentres ΔHfo per al metilciclopentano és de -25,5 kcal/mol.[1] A pesar de tindre els mateixos àtoms i número d'enllaços, el metilciclopentano té major energia que el ciclohexano. Esta diferència d'energia es pot atribuir a la tensió de l'anell de cinc membres que està absent en ciclohexano. Experimentalment, l'energia de tensió es determina a sovint per mig de l'us de calors de combustió que és un experiment fàcil de realisar en una bomba calorimétrica.
La determinació de l'energia de tensió dins d'una molècula requerix del coneiximent de l'energia interna esperada sense la tensió. Hi ha dos maneres de fer açò: en primer lloc, es podria comparar a un compost similar que carix de la tensió, tal com en l'eixemple anterior del metilciclohexano. Desafortunadament, a sovint pot ser difícil d'obtindre un compost adequat. Una alternativa és utilisar la teoria de l'increment de grups de Benson. Usant increments de grups adequats disponibles per als àtoms dins d'un compost, es pot fer una predicció de ΔHfo. Si el ΔHfo experimental diferix de el ΔHfo predit, esta diferència d'energia es pot atribuir a l'energia de tensió.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 Anslyn and Dougherty, Modern Physical Organic Chemistry, University Science Books, 2006, ISBN 978-1-891389-31-3
- ↑ Coxon and Norman, Principles of Organic Synthesis, 3rd ed., Blackie Academic & Pro., 1993, ISBN 978-0-7514-0126-4
- ↑ Levine, Physical Chemistry, 5th ed., McGraw-Hill, 2002, ISBN 978-0-07-253495-5
- Este artícul conté una traducció derivada de «Tensión (química)» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.