Muatan parsial
Muatan parsial adalah suatu nilai muatan tak-bulat ketika diukur dalam satuan muatan elementer. Muatan parsial umumnya disebut sebagai muatan atom bersih. Nilai ini diwakili oleh huruf Yunani kecil δ, yaitu δ− atau δ+.
Muatan parsial dibuat karena distribusi elektron yang tidak simetris dalam ikatan kimia. Misalnya, dalam ikatan kovalen polar seperti HCl, elektron berosilasi bersama antara atom yang berikatan. Muatan parsial yang dihasilkan adalah sifat hanya dari zona dalam distribusi, dan bukan kumpulan secara keseluruhan. Sebagai contoh, kimiawan sering memilih untuk melihat ruang kecil di sekitar inti atom: ketika atom netral secara kelistrikan berikatan secara kimiawi dengan atom netral lain yang lebih elektronegatif, elektronnya sebagian ditarik menjauh. Hal ini meninggalkan daerah sekitar inti atom tersebut dengan muatan positif parsial, dan ini menciptakan muatan negatif parsial pada atom yang dilekatinya.
Dalam situasi seperti ini, muatan terdistribusi yang diambil sebagai suatu gugus selalu membawa bilangan bulat keseluruhan dari satuan muatan elementer. Namun seseorang dapat menunjuk ke zona di dalam kumpulan di mana kurang dari muatan penuh berada, seperti area di sekitar inti atom. Hal ini dimungkinkan sebagian karena partikel tidak seperti titik matematis—yang harus berada di dalam zona atau di luarnya—tetapi dinaungi oleh prinsip ketidakpastian dari mekanika kuantum. Karena efek naungan ini, jika seseorang mendefinisikan zona yang cukup kecil, partikel fundamental mungkin sebagian berada di dalam dan sebagian di luarnya.
Muatan atom parsial dapat digunakan untuk mengukur tingkat ikatan ionik versus kovalen senyawa mana pun pada tabel periodik. Kebutuhan akan kuantitas seperti itu muncul, misalnya, dalam simulasi molekul untuk menghitung sifat ruah dan permukaan yang sesuai dengan percobaan. Bukti untuk senyawa yang berbeda secara kimia menunjukkan bahwa data eksperimental dan pemahaman kimia yang tersedia menyebabkan muatan atom yang dibenarkan. Muatan atom untuk senyawa tertentu dapat berasal dari berbagai cara, seperti:
Literatur penelitian yang dipublikasikan mengenai muatan atom parsial bervariasi dari kualitas dari yang sangat buruk sampai sangat baik. Meskipun sejumlah besar metode yang berbeda untuk menetapkan muatan atom parsial dari perhitungan kimia kuantum telah diajukan selama beberapa dekade, sebagian besar metode yang diusulkan tidak berjalan dengan baik melintasi beragam jenis material. Baru pada tahun 2016, sebuah metode untuk menghitung secara teoretis muatan atom parsial dikembangkan yang berkinerja baik secara konsisten pada berbagai jenis material yang sangat beragam. Semua metode sebelumnya memiliki kekurangan mendasar yang mencegah mereka untuk menetapkan muatan atom parsial yang akurat dalam banyak materi. Muatan parsial Mulliken dan Löwdin secara fisik tidak masuk akal, karena tidak memiliki batas matematis karena basis set ditingkatkan menuju kelengkapan. Muatan parsial Hirshfeld biasanya terlalu rendah. Beberapa metode untuk menetapkan muatan atom parsial tidak menyatu dengan solusi yang unik. Dalam beberapa bahan, analisis atom dalam molekul menghasilkan daya tarik non-inti yang menggambarkan partisi kerapatan elektron yang tidak dapat ditugaskan ke atom manapun dalam materi; Dalam kasus seperti itu, analisis atom dalam molekul tidak dapat menetapkan muatan atom parsial.
Terlepas dari kegunaannya, konsep muatan parsial seringkali kualitatif. Sebuah penentuan kuantitatif dari nilai ini mengharuskan sebuah teori yang membatasi ruang yang ditempati oleh masing-masing atom dalam sebuah molekul, seperti teori AIM ("Atom in Molecule"; Atom dalam Molekul). Beberapa metode yang digunakan untuk mengukur muatan parsial pada atom. Metode ini dapat diklasifikasikan ke dalam empat kategori karakteristik yaitu:
Muatan atom parsial digunakan dalam mekanika molekul medan gaya untuk menghitung energi interaksi elektrostatik menggunakan hukum Coulomb. Mereka juga sering digunakan untuk memahami struktur dan reaktivitas molekul secara kualitatif.