APOLAARISET MOLEKYYLIT: OMINAISUUDET, TUNNISTAMINEN JA ESIMERKIT - KEMIA - 2025

Poolittomat molekyylejä ovat ne, jotka läsnä niiden rakenteessa on symmetrinen jakautuminen niiden elektroneja. Tämä on mahdollista, jos niiden atomien elektronegatiivisuuserot ovat pienet tai jos elektronegatiiviset atomit tai ryhmät peruuttavat vektorien vaikutukset molekyyliin.

"Apolaarisuus" ei aina ole ehdotonta. Tästä syystä alhaisen polaarisuuden omaavia molekyylejä pidetään joskus polaarisina; ts. sillä on dipolimomentti µ lähellä nollaa. Tähän syötetään suhteellisen kentän arvo: kuinka alhaisen on µ: n oltava, jotta molekyyliä tai yhdistettä voidaan pitää ei-polaarisena?

BF3: n ei-polaarinen molekyyli. Lähde: Benjah-bmm27 Commons Wikimedian kautta.

Ongelman ratkaisemiseksi paremmin on booritrifluoridimolekyyli, BF ₃ (yläkuva).

Fluoriatomi on paljon elektronegatiivisempi kuin booriatomi, ja siksi BF-sidokset ovat polaarisia. Kuitenkin, BF ₃ -molekyyli on symmetrinen (trigonisen taso) ja aiheuttaa vektori peruuttaminen kolme BF hetkiä.

Siksi syntyy myös apolaarisia molekyylejä, jopa polaaristen sidosten ollessa olemassa. Muodostunut polaarisuus voidaan tasapainottaa toisella polaarisella linkillä, joka on saman suuruinen kuin edellinen, mutta suuntautuu vastakkaiseen suuntaan; kuten tapahtuu BF _{3: ssa}.

Apolaarisen molekyylin ominaisuudet

Symmetria

Jotta polaaristen sidosten vaikutukset poistavat toisiaan, molekyylin on oltava tietty geometrinen rakenne; esimerkiksi lineaarinen, helpoin ymmärtää ensi silmäyksellä.

Tämä koskee hiilidioksidia (CO ₂), jolla on kaksi napaista sidosta (O = C = O). Tämä johtuu siitä, että C = O-sidosten kaksi dipolimomenttia peruuntuvat, kun toinen on suunnattu toiselle puolelle ja toinen toista kohti 180 ° kulmassa.

Siksi yksi ensimmäisistä ominaisuuksista, joka otetaan huomioon arvioitaessa molekyylin ”apolaarisuutta” lintuperspektiivistä, on tarkkailla kuinka symmetrinen se on.

Oletetaan, että sen sijaan, että CO ₂ meillä on molekyyli COS (O = C = S), jota kutsutaan karbonyylisulfidia.

Nyt se ei ole enää apolaarinen molekyyli, koska rikin elektronegatiivisuus on pienempi kuin hapen; ja siksi dipolimomentti C = S on erilainen kuin C = O. Seurauksena on, että COS on polaarinen molekyyli (kuinka polaarinen on toinen asia).

Alla oleva kuva kuvaa graafisesti yhteen kaiken juuri kuvatun:

CO2- ja COS-molekyylien dipolimomentit. Lähde: Gabriel Bolívar.

Huomaa, että C = S-sidoksen dipolimomentti on pienempi kuin C = O-sidoksen COS-molekyylissä.

elektronegatiivisuus

Elektronegatiivisuuden Pauling-asteikolla on arvot välillä 0,65 (fransium) ja 4,0 (fluori). Yleensä halogeeneilla on korkea elektronegatiivisuus.

Kun kovalenttisen sidoksen muodostavien elementtien elektronegatiivisuuden ero on pienempi tai yhtä suuri kuin 0,4, sen sanotaan olevan polaarinen tai ei-polaarinen. Kuitenkin, ainoat molekyylit, jotka ovat todella polaarisia, ovat ne, jotka muodostuvat sidoksista identtisten atomien (kuten vety, HH) välillä.

Molekyylien väliset voimat

Jotta aine liukenee veteen, sen on oltava vuorovaikutuksessa sähköstaattisesti molekyylien kanssa; vuorovaikutukset, joita apolaariset molekyylit eivät pysty suorittamaan.

Apolaarisissa molekyyleissä niiden sähkövaraukset eivät rajoitu molekyylin yhteen päähän, vaan jakautuvat symmetrisesti (tai homogeenisesti). Siksi se ei voi olla vuorovaikutuksessa dipoli-dipoli-voimien kanssa.

Sen sijaan apolaariset molekyylit ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa Lontoon sirontavoimien kautta; Nämä ovat hetkellisiä dipoleja, jotka polarisoivat vierekkäisten molekyylien atomien elektronisen pilven. Tässä molekyylimassa on hallitseva tekijä näiden molekyylien fysikaalisissa ominaisuuksissa.

Kuinka tunnistaa ne?

- Ehkä yksi parhaista menetelmistä apolaarisen molekyylin tunnistamiseksi on sen liukoisuus erilaisiin polaarisiin liuottimiin, koska se ei yleensä ole kovin liukoinen niihin.

- Yleensä apolaariset molekyylit ovat luonteeltaan kaasumaisia. Ne voivat myös muodostaa sekoittumattomia nesteitä veden kanssa.

- Apolaarisille kiintoaineille on ominaista pehmeys.

- Ne yhdessä pitävät leviämisvoimat ovat yleensä heikkoja. Tämän takia niiden sulamis- tai kiehumispisteet ovat yleensä alhaisemmat kuin polaaristen luonteen yhdisteiden.

-Apolaariset molekyylit, etenkin nestemäisessä muodossa, ovat huonoja sähkönjohtajia, koska niillä ei ole nettovarausta.

esimerkit

jalokaasut

Vaikka jalokaasuja ei ole molekyylejä, niiden katsotaan olevan polaarisia. Jos oletetaan, että kaksi sen atomeista, He-He, ovat vuorovaikutuksessa lyhyen aikaa, mainittua vuorovaikutusta voidaan pitää (puoli) molekyylinä; molekyyli, joka olisi luonteeltaan apolaarinen.

Diatomiset molekyylit

Kaksiatomiseksi molekyylit, kuten H ₂, Br ₂, I ₂, Cl ₂, O ₂, ja F ₂, ovat poolittomat. Näillä on yleinen menettely A ₂, AA.

hiilivedyt

Entä jos A olisi ryhmä atomeja? Se olisi ennen muita apolaarisia yhdisteitä; esimerkiksi, etaani, CH ₃ -CH ₃, jonka hiilirungossa on lineaarinen, CC.

Metaani, CH ₄, ja etaani, C ₂ H ₆, ovat poolittomat molekyylejä. Hiilen elektronegatiivisuus on 2,55; kun taas vedyn elektronegatiivisuus on 2,2. Siksi on matalan intensiteetin dipolivektori, joka on suuntautunut vedystä kohti hiiltä.

Mutta metaani- ja etaanimolekyylien geometrisen symmetrian vuoksi dipolivektorien tai dipolimomenttien summa niiden molekyyleissä on nolla, joten molekyyleillä ei ole nettovarausta.

Yleensä sama tapahtuu kaikilla hiilivedyillä, ja jopa kun niissä on tyydyttymättömyyttä (kaksois- ja kolmoissidokset), niitä pidetään ei-polaarisina tai matalanapaisina yhdisteinä. Sykliset hiilivedyt ovat myös apolaarisia molekyylejä, kuten sykloheksaani tai syklobutaani.

toiset

Hiilidioksidin (CO ₂) ja hiilidisulfidin (CS ₂) molekyylit ovat apolaarisia molekyylejä, molemmilla on lineaarinen geometria.

Hiilidisulfidissa hiilen elektronegatiivisuus on 2,55, kun taas rikin elektronegatiivisuus on 2,58; joten molemmilla elementeillä on käytännössä sama elektronegatiivisuus. Dipolivektoria ei synny, joten nettovaraus on nolla.

Samoin on olemassa seuraavat molekyylit CCU ₄ ja ALBR ₃, molemmat pooliton:

CCl4- ja AlBr3-molekyylit. Lähde: Gabriel Bolívar.

Alumiinitribromidissa AlBr ₃ tapahtuu samalla tavalla kuin BF _{3: lla}, artikkelin alussa. Samaan aikaan, hiilitetrakloridin, CCI ₄, geometria on tetraedrisessa ja symmetrinen, koska kaikki CCL sidokset ovat samat.

Samoin molekyylit, joilla on yleinen kaava CX ₄ (CF ₄, CI ₄ ja CBr ₄), ovat myös ei-polaarisia.

Ja lopuksi, pooliton molekyyli voi olla jopa octahedral geometria, kuten on asianlaita rikkiheksafluoridi, SF ₆. Itse asiassa sillä voi olla mikä tahansa geometria tai rakenne, kunhan se on symmetrinen ja sen elektroninen jakauma on homogeeninen.

Viitteet

1. Carey FA (2008). Orgaaninen kemia. Karboksyylihapot. (Kuudes painos). Mc Graw Hill.
2. Cedrón J., Landa V., Robles J. (2011). Molekyylin napaisuus. Palautettu osoitteesta: corinto.pucp.edu.pe
3. Tutor View. (2018). Epäpolaarinen molekyyli. Palautettu osoitteesta: chemistry.tutorvista.com
4. Helmenstine, tohtori Anne Marie (28. tammikuuta 2019). Esimerkkejä polaarisista ja ei-polaarisista molekyyleistä. Palautettu osoitteesta: gondo.com
5. Kurtus R. (19. syyskuuta 2016). Polaariset ja ei-polaariset molekyylit. Mestarien koulu. Palautettu: school-for-champions.com
6. Ganong W. (2004). Lääketieteellinen fysiologia. Liikkeeseen 19 ^th. Toimituksellinen Moderni opas.