Plik cząsteczki niepolarne to takie, które w swojej strukturze mają symetryczny rozkład swoich elektronów. Jest to możliwe, jeśli różnica elektroujemności ich atomów jest niewielka lub jeśli elektroujemne atomy lub grupy wektorowo znoszą swój wpływ na cząsteczkę..
Nie zawsze „niepolarność” jest absolutna. Z tego powodu cząsteczki o niskiej polarności są czasami uważane za niepolarne; to znaczy, ma moment dipolowy µ bliski 0. Tutaj wkraczamy w pole względne: jak nisko musi być µ, aby cząsteczka lub związek był uważany za niepolarny??
Aby lepiej rozwiązać ten problem, istnieje cząsteczka trifluorku boru, BF3 (górne zdjęcie).
Atom fluoru jest znacznie bardziej elektroujemny niż atom boru, dlatego wiązania B-F są polarne. Jednak cząsteczka BF3 jest symetryczna (płaszczyzna trygonalna) i polega na znoszeniu wektorów trzech momentów B-F.
W ten sposób generowane są również cząsteczki niepolarne, nawet przy istnieniu wiązań polarnych. Wytworzoną biegunowość można zrównoważyć przez istnienie innego ogniwa biegunowego, tej samej wielkości co poprzednie, ale zorientowanego w przeciwnym kierunku; jak to się dzieje w Puszczy Białowieskiej3.
Indeks artykułów
Aby efekty wiązań polarnych znosiły się wzajemnie, cząsteczka musi mieć określoną strukturę geometryczną; np. liniowy, najłatwiejszy do zrozumienia na pierwszy rzut oka.
Tak jest w przypadku dwutlenku węgla (COdwa), który ma dwa wiązania polarne (O = C = O). Dzieje się tak, ponieważ dwa momenty dipolowe wiązań C = O znoszą się, gdy jeden jest zorientowany w jedną stronę, a drugi w drugą, pod kątem 180 °..
Dlatego jedną z pierwszych cech, które należy wziąć pod uwagę podczas oceny „niepolarności” cząsteczki z lotu ptaka, jest obserwacja, jak jest ona symetryczna..
Załóżmy, że zamiast COdwa mamy cząsteczkę COS (O = C = S), zwaną siarczkiem karbonylu.
Teraz nie jest już cząsteczką niepolarną, ponieważ elektroujemność siarki jest mniejsza niż elektroujemności tlenu; i dlatego moment dipolowy C = S różni się od momentu C = O. W rezultacie COS jest cząsteczką polarną (jak polarna jest inna materia).
Poniższy obraz graficznie podsumowuje wszystko, co właśnie opisano:
Zauważ, że moment dipolowy wiązania C = S jest mniejszy niż wiązania C = O w cząsteczce COS.
Elektroujemność w skali Paulinga ma wartości od 0,65 (dla franka) do 4,0 (dla fluoru). Ogólnie halogeny mają wysoką elektroujemność.
Kiedy różnica w elektroujemności pierwiastków tworzących wiązanie kowalencyjne jest mniejsza lub równa 0,4, mówi się, że jest ona niepolarna lub niepolarna. Jednak jedynymi prawdziwie niepolarnymi cząsteczkami są te utworzone przez wiązania między identycznymi atomami (takie jak wodór, H-H)..
Aby substancja rozpuściła się w wodzie, musi oddziaływać elektrostatycznie z cząsteczkami; interakcje, których niepolarne cząsteczki nie mogą wykonać.
W cząsteczkach niepolarnych ich ładunki elektryczne nie są ograniczone do jednego końca cząsteczki, ale są rozmieszczone symetrycznie (lub jednorodnie). Dlatego nie jest w stanie oddziaływać siłami dipol-dipol.
Zamiast tego, niepolarne cząsteczki oddziałują ze sobą poprzez siły rozpraszające Londynu; Są to chwilowe dipole, które polaryzują chmurę elektronową atomów sąsiednich cząsteczek. Tutaj masa cząsteczkowa jest głównym czynnikiem wpływającym na właściwości fizyczne tych cząsteczek..
-Być może jedną z najlepszych metod identyfikacji niepolarnej cząsteczki jest jej rozpuszczalność w różnych polarnych rozpuszczalnikach, które są na ogół słabo rozpuszczalne..
-Ogólnie rzecz biorąc, cząsteczki niepolarne są z natury gazowe. Mogą również tworzyć niemieszalne ciecze z wodą.
-Niepolarne ciała stałe charakteryzują się miękkością.
-Siły rozpraszające, które utrzymują je razem, są na ogół słabe. Z tego powodu ich temperatura topnienia lub wrzenia jest zwykle niższa niż w przypadku związków o charakterze polarnym..
-Cząsteczki niepolarne, zwłaszcza w postaci płynnej, są słabymi przewodnikami elektryczności, ponieważ nie mają ładunku elektrycznego netto..
Chociaż nie są cząsteczkami, gazy szlachetne są uważane za niepolarne. Jeśli przyjmie się, że dwa z jego atomów, He-He, oddziałują ze sobą przez krótkie okresy czasu, wspomnianą interakcję można uznać (w połowie) za cząsteczkę; cząsteczka, która byłaby z natury niepolarna.
Cząsteczki dwuatomowe, takie jak H.dwa, BRdwa, Idwa, Cldwa, Odwa, i Fdwa, są niepolarne. Mają one ogólny wzór Adwa, A-A.
A co by było, gdyby A była grupą atomów? Byłoby przed innymi związkami niepolarnymi; na przykład etan, CH3-CH3, którego szkielet węglowy jest liniowy, C-C.
Metan, CH4, i etan, C.dwaH.6, są to cząsteczki niepolarne. Węgiel ma elektroujemność 2,55; podczas gdy elektroujemność wodoru wynosi 2,2. Dlatego istnieje wektor dipolowy o niskiej intensywności, zorientowany od wodoru do węgla..
Jednak ze względu na geometryczną symetrię cząsteczek metanu i etanu suma wektorów dipolowych lub momentów dipolowych w ich cząsteczkach wynosi zero, więc na cząsteczkach nie ma ładunku netto..
Ogólnie rzecz biorąc, to samo dzieje się ze wszystkimi węglowodorami, a nawet jeśli występują w nich nienasycenia (wiązania podwójne i potrójne), uważa się je za związki niepolarne lub o niskiej polarności. Węglowodory cykliczne to także cząsteczki niepolarne, takie jak cykloheksan czy cyklobutan.
Cząsteczki dwutlenku węgla (COdwa) i disiarczek węgla (CSdwa) są cząsteczkami niepolarnymi, obie o geometrii liniowej.
W disiarczku węgla elektroujemność węgla wynosi 2,55, podczas gdy elektroujemność siarki wynosi 2,58; więc oba pierwiastki mają praktycznie taką samą elektroujemność. Nie ma generowania wektora dipolowego, a zatem ładunek netto wynosi zero.
Podobnie mamy następujące cząsteczki CCl4 i AlBr3, oba niepolarne:
W tribromku glinu, AlBr3 to samo dzieje się z BF3, na początku artykułu. Tymczasem dla czterochlorku węgla CCl4, geometria jest czworościenna i symetryczna, ponieważ wszystkie wiązania C-Cl są równe.
Podobnie cząsteczki o ogólnym wzorze CX4 (CF4, CI4 i CBr4), są również niepolarne.
I wreszcie, cząsteczka niepolarna może nawet mieć geometrię oktaedryczną, jak ma to miejsce w przypadku sześciofluorku siarki, SF6. W rzeczywistości może mieć dowolną geometrię lub strukturę, o ile jest symetryczny, a jego dystrybucja elektroniczna jest jednorodna..
Jeszcze bez komentarzy