АПОЛЯРНІ МОЛЕКУЛИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ІДЕНТИФІКАЦІЯ ТА ПРИКЛАДИ - ХІМІЯ - 2025

Ці неполярні молекули є ті , які присутні в їх структурі симетричний розподіл їх електронів. Це можливо, якщо різниця електронегативності їх атомів невелика або якщо електронегативні атоми або групи векторно скасовують їх вплив на молекулу.

Не завжди «аполярність» абсолютна. З цієї причини молекули з низькою полярністю іноді вважають неполярними; тобто у нього є дипольний момент µ близький до 0. Тут ми вводимо відносне поле: наскільки низьким повинен бути µ, щоб молекула чи сполука вважалися неполярними?

Неполярна молекула BF3. Джерело: Benjah-bmm27 через Wikimedia Commons.

Для кращого вирішення проблеми існує молекула трифториду бору, BF ₃ (верхнє зображення).

Атом фтору набагато більш електронегативний, ніж атом бору, і тому зв'язки BF є полярними. Однак молекула BF ₃ симетрична (тригональна площина) і тягне за собою векторне скасування трьох моментів BF.

Таким чином, генеруються також і аполярні молекули, навіть при наявності полярних зв’язків. Сформована полярність може врівноважуватися існуванням ще однієї полярної ланки, такої ж величини, як попередня, але орієнтована у зворотному напрямку; як це відбувається в BF ₃ .

Характеристика аполярної молекули

Симетрія

Щоб наслідки полярних зв'язків не скасовувались, молекула повинна мати певну геометричну структуру; наприклад, лінійний, найпростіший для розуміння на перший погляд.

Це випадок вуглекислого газу (CO ₂ ), який має дві полярні зв’язки (O = C = O). Це тому, що два дипольних моменти зв'язків С = О скасовуються, коли одна орієнтована на одну сторону, а друга - в іншу, під кутом 180 °.

Тому однією з перших характеристик, яку слід враховувати при оцінці «аполярності» молекули з виду пташиного польоту, є спостереження за тим, наскільки вона симетрична.

Припустимо, що замість CO _{2 у} нас є молекула COS (O = C = S), що називається карбонілсульфід.

Тепер це вже не аполярна молекула, оскільки електронегативність сірки менша, ніж у кисню; і тому дипольний момент C = S відрізняється від моменту C = O. Як результат, COS - полярна молекула (наскільки полярна інша справа).

Зображення нижче графічно підсумовує все, що описано:

Дипольні моменти молекул CO2 та COS. Джерело: Габріель Болівар.

Зауважимо, що дипольний момент зв'язку C = S менший, ніж у зв'язку C = O у молекулі COS.

Електронегативність

Електронегативність за шкалою Полінга має значення між 0,65 (для францію) та 4,0 (для фтору). Загалом галогени мають високу електронегативність.

Коли різниця електронегативності елементів, що утворюють ковалентний зв’язок, менша або дорівнює 0,4, вона вважається неполярною або неполярною. Однак єдиними молекулами, які є справді неполярними, є ті, що утворюються зв’язками між однаковими атомами (такими як водень, HH).

Міжмолекулярні сили

Щоб речовина розчинялася у воді, вона повинна електростатично взаємодіяти з молекулами; взаємодії, які неполярні молекули не можуть здійснювати.

В аполярних молекулах їх електричні заряди не обмежені одним кінцем молекули, а розподілені симетрично (або однорідно). Тому він не в змозі взаємодіяти через дипольно-дипольні сили.

Натомість аполярні молекули взаємодіють одна з одною через сили розсіювання Лондона; Це миттєві диполі, які поляризують електронну хмару атомів сусідніх молекул. Тут молекулярна маса є переважаючим фактором фізичних властивостей цих молекул.

Як їх визначити?

-Можливо, одним з найкращих методів ідентифікації неполярної молекули є її розчинність у різних полярних розчинниках, будучи загалом не дуже розчинними в них.

-Зазвичай аполярні молекули мають газоподібний характер. Вони також можуть утворювати не змішуються з водою рідини.

-Аполярні тверді речовини характеризуються тим, що вони м'які.

- Сили розсіювання, що їх утримують разом, як правило, слабкі. Через це їх температури плавлення або кипіння, як правило, нижчі, ніж у сполук полярного характеру.

-Аполярні молекули, особливо в рідкій формі, погані провідники електрики, оскільки їм не вистачає чистого електричного заряду.

Приклади

Благородні гази

Хоча вони не є молекулами, благородні гази вважаються неполярними. Якщо припустити, що два його атоми, He-He, взаємодіють протягом коротких періодів часу, зазначена взаємодія може розглядатися (наполовину) як молекула; молекули, яка мала б топольний характер.

Діатомні молекули

Діатомічні молекули, такі як H ₂ , Br ₂ , I ₂ , Cl ₂ , O ₂ і F ₂ , є неполярними. Вони мають загальну формулу A ₂ , AA.

Вуглеводні

Що робити, якщо А - це група атомів? Це було б перед іншими аполярними сполуками; наприклад, етан, CH ₃ -CH ₃ , скелет вуглецю лінійний, CC.

Метан, СН ₄ та етан, C ₂ H ₆ , є неполярними молекулами. Вуглець має електронегативність 2,55; тоді як електронегативність водню становить 2,2. Тому існує дипольний вектор низької інтенсивності, орієнтований від водню до вуглецю.

Але, завдяки геометричній симетрії молекул метану та етану, сума дипольних векторів або дипольних моментів у їх молекулах дорівнює нулю, тому чистий заряд на молекули не виникає.

Взагалі те ж саме відбувається з усіма вуглеводнями, і навіть коли в них є ненасичені (подвійні та потрійні зв’язки), вони вважаються неполярними або малополярними сполуками. Також циклічні вуглеводні - це неполярні молекули, такі як циклогексан або циклобутан.

Інші

Молекули вуглекислого газу (CO ₂ ) та сірковуглецю (CS ₂ ) є неполярними молекулами, обидві з лінійною геометрією.

У сірководню електронегативність вуглецю 2,55, тоді як електронегативність сірки 2,58; тому обидва елементи мають практично однакову електронегативність. Дипольного вектора немає покоління, і тому чистий заряд дорівнює нулю.

Так само існують такі молекули CCl ₄ і AlBr ₃ , обидві аполярні:

Молекули CCl4 і AlBr3. Джерело: Габріель Болівар.

У триброміді алюмінію AlBr ₃ відбувається так само, як і у BF ₃ , на початку статті. Тим часом для тетрахлориду вуглецю, CCl ₄ , геометрія є чотиригранною та симетричною, оскільки всі зв'язки C-Cl однакові.

Аналогічно, молекули загальної формули CX ₄ (CF ₄ , CI ₄ і CBr ₄ ) також неполярні.

І нарешті, неполярна молекула може навіть мати восьмигранну геометрію, як це має місце з гексафторидом сірки, SF ₆ . Насправді він може мати будь-яку геометрію чи структуру, якщо він симетричний і його електронний розподіл є однорідним.

Список літератури

1. Кері Ф.А. (2008). Органічна хімія. Карбонові кислоти. (Шосте видання). Mc Graw Hill.
2. Cedrón J., Landa V., Robles J. (2011). Молекулярна полярність. Відновлено з: corinto.pucp.edu.pe
3. Репетитор. (2018). Неполярна молекула. Відновлено з: chemistry.tutorvista.com
4. Гельменстін, Анна Марі, к.т.н. (28 січня 2019 р.). Приклади полярних і неполярних молекул. Відновлено з: thinkco.com
5. Куртус Р. (19 вересня 2016 р.). Полярні та неполярні молекули. Школа для чемпіонів. Відновлено з: school-for-champions.com
6. Ганонг В. (2004). Медична фізіологія. Випуск 19- ^го . Редакція Сучасного посібника.