APOLÆRE MOLEKYLER: KARAKTERISTIKA, IDENTIFIKATION OG EKSEMPLER - KEMI - 2024

De apolære molekyler er dem, der i deres struktur præsenterer en symmetrisk fordeling af deres elektroner. Dette er muligt, hvis elektronegativitetsforskellen mellem deres atomer er lille, eller hvis de elektronegative atomer eller grupper vektoralt annullerer deres virkninger på molekylet.

Ikke altid "apolaritet" er absolut. Af denne grund betragtes molekyler med lav polaritet undertiden som ikke-polære; det vil sige, det har et dipolmoment µ tæt på 0. Her indtaster vi det relative felt: hvor lavt skal µ være for at et molekyle eller en forbindelse skal betragtes som ikke-polær?

Ikke-polært molekyle af BF3. Kilde: Benjah-bmm27 via Commons Wikimedia.

For bedre at tackle problemet er der bortrifluoridmolekylet, BF ₃ (øverste billede).

Fluoratom er meget mere elektronegativt end boratom, og derfor er BF-bindingerne polære. Imidlertid er BF _3- molekylet symmetrisk (trigonalt plan) og indebærer vektoraflysning af de tre BF-øjeblikke.

Således dannes også apolære molekyler, selv med eksistensen af ​​polære bindinger. Den genererede polaritet kan afbalanceres ved eksistensen af ​​en anden polær forbindelse i samme størrelse som den forrige, men orienteret i den modsatte retning; som det sker i BF ₃.

Egenskaber ved et apolært molekyle

symmetri

For at virkningen af ​​de polære bindinger skal annullere hinanden, skal molekylet have en bestemt geometrisk struktur; for eksempel lineær, den nemmeste at forstå ved første øjekast.

Dette er tilfældet med kuldioxid (CO ₂), der har to polære bindinger (O = C = O). Dette skyldes, at de to dipolmomenter i C = O-bindinger annulleres, når den ene er orienteret mod den ene side, og den anden mod den anden, i en vinkel på 180 °.

Derfor er en af ​​de første egenskaber, der skal tages i betragtning, når man vurderer "apolariteten" af et molekyle fra et fugleperspektiv, at observere, hvor symmetrisk det er.

Antag, at vi i stedet for CO ₂ har molekylet COS (O = C = S), kaldet carbonylsulfid.

Nu er det ikke længere et apolært molekyle, da svovlens elektronegativitet er mindre end ilt; og derfor er dipolmomentet C = S forskelligt fra det for C = O. Som et resultat er COS et polært molekyle (hvor polært er en anden sag).

Billedet nedenfor opsummerer grafisk alt, hvad der lige er beskrevet:

Dipol-øjeblikke af CO2- og COS-molekyler. Kilde: Gabriel Bolívar.

Bemærk, at dipolmomentet for C = S-bindingen er mindre end C-O-bindingen i COS-molekylet.

elektronegativitet

Elektronegativitet på Pauling-skalaen har værdier mellem 0,65 (for francium) og 4,0 (for fluor). Generelt har halogener en høj elektronegativitet.

Når forskellen i elektronegativiteten af ​​elementerne, der danner en kovalent binding, er mindre end eller lig med 0,4, siges det at være ikke-polær eller ikke-polær. De eneste molekyler, der virkelig er apolære, er dem, der dannes af bindinger mellem identiske atomer (såsom brint, HH).

Intermolekylære kræfter

For at et stof kan opløses i vand, skal det interagere elektrostatisk med molekyler; interaktioner, som apolære molekyler ikke kan udføre.

I apolære molekyler er deres elektriske ladninger ikke begrænset til den ene ende af molekylet, men distribueres symmetrisk (eller homogent). Derfor er det ikke i stand til at interagere gennem dipol-dipol kræfter.

I stedet interagerer apolære molekyler med hinanden gennem Londons spredningskræfter; Dette er øjeblikkelige dipoler, der polariserer den elektroniske sky af atomerne i nabomolekyler. Her er molekylmasse en dominerende faktor i de fysiske egenskaber af disse molekyler.

Hvordan identificerer man dem?

-Måske en af ​​de bedste metoder til at identificere et apolært molekyle er dets opløselighed i forskellige polære opløsningsmidler, da de generelt ikke er meget opløselige i dem.

Generelt er apolære molekyler gasformige. De kan også være at danne ublandbare væsker med vand.

-Polære faste stoffer er kendetegnet ved at være bløde.

-Distributionskræfterne, der holder dem sammen, er generelt svage. På grund af dette har deres smelte- eller kogepunkter en tendens til at være lavere end forbindelserne af polær karakter.

-Polære molekyler, især i flydende form, er dårlige ledere af elektricitet, da de mangler en elektrisk nettoladning.

eksempler

Ædelgasser

Selvom de ikke er molekyler, betragtes ædelgasser som apolære. Hvis det antages, at to af dets atomer, He-He, interagerer i korte perioder, kunne nævnte interaktion betragtes (halvdelen) som et molekyle; molekyle, der ville være apolær i naturen.

Diatomiske molekyler

Diatomiske molekyler, såsom H ₂, Br ₂, I ₂, Cl ₂, O ₂ og F ₂, er apolært. Disse har den almene formel A ₂, AA.

kulbrinter

Hvad hvis A var en gruppe atomer? Det ville være før andre apolære forbindelser; for eksempel ethan, CH ₃ -CH ₃, hvis carbonskelet er lineær, CC.

Methan, CH ₄ og ethan, C ₂ H ₆, er upolære molekyler. Carbon har en elektronegativitet på 2,55; mens brintets elektronegativitet er 2,2. Derfor er der en dipolvektor med lav intensitet orienteret fra brint mod kulstof.

Men på grund af den geometriske symmetri af metan- og ethanmolekylerne er summen af ​​dipolvektorer eller dipolmomenter i deres molekyler nul, så der er ingen nettoladning på molekylerne.

Generelt sker det samme med alle kulbrinter, og selv når der er umættelser i dem (dobbelt- og tredobbeltbindinger), betragtes de som ikke-polære eller lavpolaritetsforbindelser. Cykliske carbonhydrider er også apolære molekyler, såsom cyclohexan eller cyclobutan.

Andre

Molekylerne af kuldioxid (CO ₂) og kuldisulfid (CS ₂) er apolære molekyler, begge med en lineær geometri.

I carbondisulfid er carbonets elektronegativitet 2,55, medens svovlens elektronregativitet er 2,58; så begge elementer har praktisk talt den samme elektronegativitet. Der er ingen generation af en dipolvektor, og derfor er nettoladningen nul.

Ligeledes er der de følgende molekyler CCl ₄ og AlBr ₃, begge apolære:

CCl4 og AlBr3 molekyler. Kilde: Gabriel Bolívar.

I aluminiumtribromid sker AlBr ₃ på samme måde som med BF ₃ i begyndelsen af ​​artiklen. I mellemtiden for karbontetrachlorid, CCl ₄, er geometrien tetrahedrisk og symmetrisk, da alle C-Cl-bindinger er de samme.

Tilsvarende molekyler med den almene formel CX ₄ (CF ₄, CI ₄ og CBr ₄), er også ikke-polære.

Og endelig kan et apolært molekyle endda have oktaedrisk geometri, som det er tilfældet med svovlhexafluorid, SF ₆. Faktisk kan den have enhver geometri eller struktur, så længe den er symmetrisk, og dens elektroniske distribution er homogen.

Referencer

1. Carey FA (2008). Organisk kemi. Carboxylsyrer. (Sjette udgave). Mc Graw Hill.
2. Cedrón J., Landa V., Robles J. (2011). Molekylær polaritet. Gendannes fra: corinto.pucp.edu.pe
3. Tutor View. (2018). Ikke-polært molekyle. Gendannes fra: chemistry.tutorvista.com
4. Helmenstine, Anne Marie, ph.d. (28. januar 2019). Eksempler på polære og ikke-polære molekyler. Gendannes fra: thoughtco.com
5. Kurtus R. (19. september 2016). Polære og ikke-polære molekyler. Skolen for mestre. Gendannes fra: school-for-champions.com
6. Ganong W. (2004). Medicinsk fysiologi. Udstede 19 ^th. Redigerer den moderne manual.