POLU MOLEKULAS: RAKSTURLIELUMI, IDENTIFIKĀCIJA UN PIEMĒRI - ĶĪMIJA - 2025

Par nepolārā molekulas ir tie, kas atrodas savā struktūrā simetrisks sadalījums saviem elektroniem. Tas ir iespējams, ja to atomu elektronegatīvās atšķirības ir nelielas vai ja elektronegatīvie atomi vai grupas vektoriski atceļ to ietekmi uz molekulu.

Ne vienmēr "apolaritāte" ir absolūta. Šī iemesla dēļ molekulas ar zemu polaritāti dažreiz tiek uzskatītas par nepolārām; tas ir, tam dipola moments µ ir tuvu 0. Šeit ievadām relatīvā lauku: cik zemam jābūt µ, lai molekulu vai savienojumu uzskatītu par nepolāru?

BF3 nepolārā molekula. Avots: Benjah-bmm27, izmantojot Commons Wikimedia.

Lai labāk risinātu šo problēmu, ir bora trifluorīda molekula BF ₃ (augšējais attēls).

Fluora atoms ir daudz elektronegatīvāks nekā bora atoms, un tāpēc BF saites ir polāras. Tomēr BF ₃ molekula ir simetriska (trigonāla plakne) un ietver trīs BF momentu vektora atcelšanu.

Tādējādi rodas arī polāras molekulas, pat ja pastāv polārās saites. Ģenerēto polaritāti var līdzsvarot ar citas polārās saites esamību, kas ir tikpat liela kā iepriekšējā, bet ir orientēta pretējā virzienā; kā tas notiek BF ₃ .

Apolārās molekulas raksturojums

Simetrija

Lai polāro saišu iedarbība cits citu izslēgtu, molekulai jābūt noteiktai ģeometriskai struktūrai; piemēram, lineārs, no pirmā acu uzmetiena to ir visvieglāk saprast.

Tas attiecas uz oglekļa dioksīdu (CO ₂ ), kam ir divas polārās saites (O = C = O). Tas notiek tāpēc, ka divi C = O saišu dipola momenti tiek atcelti, kad viens ir orientēts uz vienu pusi, bet otrs - uz otru, 180 ° leņķī.

Tāpēc viens no pirmajiem raksturlielumiem, kas jāņem vērā, novērtējot molekulas “apolaritāti” no putna lidojuma, ir novērot, cik tā ir simetriska.

Pieņemsim, ka CO ₂ vietā mums ir molekula COS (O = C = S), ko sauc par karbonilsulfīdu.

Tagad tā vairs nav apolāra molekula, jo sēra elektronegativitāte ir mazāka nekā skābekļa; un tāpēc dipola moments C = S atšķiras no C = O. Tā rezultātā COS ir polārā molekula (cik polāra ir cita lieta).

Zemāk redzamais attēls grafiski apkopo visu tikko aprakstīto:

CO2 un COS molekulu dipola momenti. Avots: Gabriel Bolívar.

Ņemiet vērā, ka C = S saites dipola moments ir mazāks nekā C = O saites COS molekulā moments.

Elektronegativitāte

Elektronegatīvās spējas Polainga skalā ir no 0,65 (frankam) līdz 4,0 (fluram). Parasti halogēniem ir augsta elektronegativitāte.

Ja kovalento saiti veidojošo elementu elektronegativitātes starpība ir mazāka vai vienāda ar 0,4, tiek uzskatīts, ka tā ir nepolāra vai nepolāra. Tomēr vienīgās patiesi apolārās molekulas ir tās, kuras veido saites starp identiskiem atomiem (piemēram, ūdeņradis, HH).

Starpmolekulārie spēki

Lai viela izšķīst ūdenī, tai elektrostatiski mijiedarbojas ar molekulām; mijiedarbība, ko apolārās molekulas nevar veikt.

Apolārās molekulās to elektriskie lādiņi nav ierobežoti ar molekulu vienu galu, bet ir sadalīti simetriski (vai vienveidīgi). Tāpēc tas nespēj mijiedarboties caur dipola-dipola spēkiem.

Tā vietā apolārās molekulas savstarpēji mijiedarbojas caur Londonas izkliedes spēkiem; Tie ir momentāni dipoli, kas polarizē kaimiņu molekulu atomu elektronisko mākoni. Šeit molekulārā masa ir dominējošais šo molekulu fizikālo īpašību faktors.

Kā tos identificēt?

-Varbūt viena no labākajām metodēm, lai identificētu apolāru molekulu, ir tās šķīdība dažādos polārajos šķīdinātājos, kas parasti tajās nav ļoti labi šķīstoša.

-Polāri molekulām ir gāzveida raksturs. Tie var būt arī ar ūdeni nesajaucamu šķidrumu veidošana.

-Polārām cietvielām ir raksturīgas mīkstas īpašības.

- Izkliedes spēki, kas tos tur kopā, parasti ir vāji. Tāpēc to kušanas vai viršanas temperatūra parasti ir zemāka nekā polāro raksturu savienojumiem.

-Polāras molekulas, it īpaši šķidrā veidā, ir slikti elektrības vadītāji, jo tām trūkst tīrā elektriskā lādiņa.

Piemēri

Cēlgāzes

Lai arī cēlgāzes nav molekulas, tās tiek uzskatītas par apolārām. Ja tiek pieņemts, ka divi tā atomi, He-He, mijiedarbojas īsu laika periodu, minēto mijiedarbību var uzskatīt (pusi) par molekulu; molekula, kurai būtu apolārs raksturs.

Diatomiskās molekulas

Diatomiskās molekulas, piemēram, H ₂ , Br ₂ , I ₂ , Cl ₂ , O ₂ un F ₂ , ir apolāri. Tiem ir vispārīgā formula A ₂ , AA.

Ogļūdeņraži

Ko darīt, ja A būtu atomu grupa? Tas būtu pirms citiem apolāriem savienojumiem; Piemēram, etāns, CH ₃ -CH ₃ , kuru oglekļa skeleton ir lineāra, CC.

Metāns, CH ₄ , un etāns, C ₂ H ₆ , ir nepolārā molekulas. Oglekļa elektronegativitāte ir 2,55; savukārt ūdeņraža elektronegativitāte ir 2,2. Tāpēc pastāv zemas intensitātes dipola vektors, kas no ūdeņraža ir orientēts uz oglekli.

Bet, ņemot vērā metāna un etāna molekulu ģeometrisko simetriju, to molekulu dipola vektoru vai dipola momentu summa ir nulle, tāpēc molekulām nav neto lādiņa.

Parasti tas pats notiek ar visiem ogļūdeņražiem, un pat tad, ja tajos ir nepiesātinājumi (divkāršās un trīskāršās saites), tos uzskata par nepolāriem vai zemas polaritātes savienojumiem. Arī cikliskie ogļūdeņraži ir apolāras molekulas, piemēram, cikloheksāns vai ciklobutāns.

Citi

Oglekļa dioksīda (CO ₂ ) un oglekļa disulfīda (CS ₂ ) molekulas ir apolāras molekulas, abām ir lineāra ģeometrija.

Oglekļa disulfīdā oglekļa elektronegativitāte ir 2,55, bet sēra elektronegativitāte ir 2,58; tāpēc abiem elementiem ir praktiski vienāda elektronegativitāte. Nav dipola vektora paaudzes, un tāpēc tīrā maksa ir nulle.

Tāpat ir šādas molekulas CCL ₄ un AlBr ₃ , abi nepolārā:

CCl4 un AlBr3 molekulas. Avots: Gabriel Bolívar.

Alumīnija tribromīdā AlBr ₃ notiek tāpat kā ar BF ₃ , raksta sākumā. Tajā pašā laikā, tetrahlorogleklim, CCL ₄ , ģeometrija ir tetraedriskā un simetriskas, tāpēc, ka visi CCL saites ir vienādi.

Līdzīgi, molekulas ar vispārīgo formulu CX ₄ (CF ₄ , CI ₄ un CBr ₄ ) ir arī nepolāras.

Visbeidzot, apolārā molekulā var būt pat oktaedriskā ģeometrija, kā tas ir sēra heksafluorīdā, SF ₆ . Faktiski tam var būt jebkura ģeometrija vai struktūra, ja vien tas ir simetrisks un tā elektroniskais sadalījums ir viendabīgs.

Atsauces

1. Carey FA (2008). Organiskā ķīmija. Karbonskābes. (Sestais izdevums). Mc Graw Hill.
2. Cedrón J., Landa V., Robles J. (2011). Molekulārā polaritāte. Atgūts no: corinto.pucp.edu.pe
3. Skolotāju skats. (2018). Nepolārā molekula. Atgūts no: chemistry.tutorvista.com
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019. gada 28. janvāris). Polāro un nepolāro molekulu piemēri. Atgūts no: domaco.com
5. Kurtus R. (2016. gada 19. septembris). Polārās un nepolārās molekulas. Skola čempioniem. Atgūts no: school-for-champions.com
6. Ganongs W. (2004). Medicīniskā fizioloģija. Izdot 19 ^th . Mūsdienu rokasgrāmatas redakcija.