APOLARE MOLEKYLER: EGENSKAPER, IDENTIFIKASJON OG EKSEMPLER - KJEMI - 2025

De apolare molekylene er de som presenterer i sin struktur en symmetrisk fordeling av elektronene deres. Dette er mulig hvis elektronegativitetsforskjellen til atomene deres er liten, eller hvis de elektronegative atomene eller gruppene vektlig avbryter deres virkning på molekylet.

Ikke alltid "apolaritet" er absolutt. Av denne grunn blir molekyler med lav polaritet noen ganger ansett som ikke-polære; det vil si at den har et dipolmoment µ nær 0. Her går vi inn i slektningens felt: hvor lavt må µ være for at et molekyl eller en forbindelse skal regnes som ikke-polar?

Ikke-polært molekyl av BF3. Kilde: Benjah-bmm27 via Commons Wikimedia.

For bedre å løse problemet, er det bortrifluoridmolekylet, BF ₃ (toppbilde).

Fluoratom er mye mer elektronegativt enn boratom, og derfor er BF-bindingene polare. Imidlertid er BF _3- molekylet symmetrisk (trigonalt plan) og innebærer vektorkansellering av de tre BF-øyeblikkene.

Dermed genereres også apolare molekyler, selv med eksistensen av polare bindinger. Den genererte polariteten kan balanseres ved eksistensen av en annen polar forbindelse, i samme størrelsesorden som den forrige, men orientert i motsatt retning; som det skjer i BF ₃ .

Kjennetegn på et apolart molekyl

Symmetry

For at effekten av polare bindinger skal avbryte hverandre, må molekylet ha en viss geometrisk struktur; for eksempel lineær, den enkleste å forstå ved første øyekast.

Dette er tilfelle av karbondioksid (CO ₂ ), som har to polare bindinger (O = C = O). Dette er fordi de to dipolmomentene til C = O-bindingene avbrytes når den ene er orientert mot den ene siden, og den andre mot den andre, i en vinkel på 180 °.

Derfor er et av de første kjennetegnene som tas i betraktning når man vurderer "apolariteten" til et molekyl fra et fugleperspektiv, å se hvor symmetrisk det er.

Anta at i stedet for CO ₂ har vi molekylet COS (O = C = S), kalt karbonylsulfid.

Nå er det ikke lenger et apolært molekyl, siden elektronegativiteten til svovel er mindre enn oksygen; og derfor er dipolmomentet C = S forskjellig fra det for C = O. Som et resultat er COS et polart molekyl (hvor polært er en annen sak).

Bildet nedenfor oppsummerer grafisk alt som nettopp er beskrevet:

Dipol-øyeblikk av CO2- og COS-molekyler. Kilde: Gabriel Bolívar.

Legg merke til at dipolmomentet til C = S-bindingen er mindre enn det for C = O-bindingen i COS-molekylet.

elektro

Elektronegativitet på Pauling-skalaen har verdier mellom 0,65 (for francium) og 4,0 (for fluor). Generelt har halogener en høy elektronegativitet.

Når forskjellen i elektronegativiteten til elementene som danner en kovalent binding er mindre enn eller lik 0,4, sies den å være ikke-polær eller ikke-polær. Imidlertid er de eneste molekylene som virkelig er apolare, de som dannes av bindinger mellom identiske atomer (for eksempel hydrogen, HH).

Intermolekylære krefter

For at et stoff skal oppløses i vann, må det samvirke elektrostatisk med molekyler; interaksjoner som apolare molekyler ikke kan utføre.

I apolare molekyler er deres elektriske ladninger ikke begrenset til den ene enden av molekylet, men distribueres symmetrisk (eller homogent). Derfor er den ikke i stand til å samhandle gjennom dipol-dipol krefter.

I stedet interagerer apolare molekyler med hverandre gjennom Londons spredningskrefter; Dette er øyeblikkelige dipoler som polariserer den elektroniske skyen av atomene i nabomolekylene. Her er molekylmasse en dominerende faktor i de fysiske egenskapene til disse molekylene.

Hvordan identifisere dem?

-Kanskje en av de beste metodene for å identifisere et apolært molekyl er løseligheten i forskjellige polare løsningsmidler, og er generelt lite oppløselig i dem.

Generelt sett er apolare molekyler gassformige. De kan også være å danne blandbare væsker med vann.

-Polare faste stoffer er preget av å være myke.

-Dispersjonskreftene som holder dem sammen er generelt svake. På grunn av dette har deres smelte- eller kokepunkt en tendens til å være lavere enn forbindelsene av polær karakter.

-Polare molekyler, spesielt i flytende form, er dårlige ledere av elektrisitet, siden de mangler en netto elektrisk ladning.

eksempler

Edelgasser

Selv om de ikke er molekyler, regnes edle gasser som apolare. Hvis det antas at to av dets atomer, He-He, samvirker i korte perioder, kan denne interaksjonen betraktes (halvparten) som et molekyl; molekyl som ville være apolar i naturen.

Diatomiske molekyler

Toatomig, slik som H ₂ , Br ₂ , I ₂ , Cl ₂ , O ₂ , og F ₂ , er apolart. Disse har den generelle formel A ₂ , AA.

hydrokarboner

Hva om A var en gruppe atomer? Det ville være før andre apolare forbindelser; for eksempel etan, CH ₃ -CH ₃ , hvis karbonskjelett er lineær, CC.

Metan, CH ₄ , og etan, C- ₂ H ₆ , er polare molekyler. Karbon har en elektronegativitet på 2,55; mens elektronregativiteten til hydrogen er 2,2. Derfor er det en dipolvektor med lav intensitet, orientert fra hydrogen mot karbon.

Men på grunn av den geometriske symmetrien til metan- og etanmolekylene, er summen av dipolvektorene eller dipolmomentene i molekylene deres null, så det er ingen nettoladning på molekylene.

Generelt skjer det samme med alle hydrokarboner, og selv når det er umetninger i dem (dobbelt- og trippelbindinger), regnes de som ikke-polare eller lavpolaritetsforbindelser. Også sykliske hydrokarboner er apolare molekyler, så som cykloheksan eller cyklobutan.

andre

Molekylene av karbondioksid (CO ₂ ) og karbondisulfid (CS ₂ ) er apolare molekyler, begge med en lineær geometri.

I karbondisulfid er elektronregativiteten til karbon 2,55, mens elektronegativiteten til svovel er 2,58; slik at begge elementene har praktisk talt den samme elektronegativiteten. Det er ingen generasjon av en dipolvektor, og nettoladningen er derfor null.

På samme måte er det følgende molekyler CCl ₄ og AlBr ₃ , begge polære:

CCl4 og AlBr3 molekyler. Kilde: Gabriel Bolívar.

I aluminiumtribromid skjer AlBr ₃ på samme måte som med BF ₃ , i begynnelsen av artikkelen. I mellomtiden, for karbontetraklorid, CCl ₄ , er geometrien tetraedrisk og symmetrisk, siden alle C-Cl-bindingene er de samme.

Tilsvarende molekyler med den generelle formel CX ₄ (CF ₄ , CI ₄ og CBR ₄ ), er også ikke-polare.

Og til slutt kan et apolært molekyl til og med ha oktaedrisk geometri, som tilfellet er med svovelheksafluorid, SF ₆ . Faktisk kan den ha hvilken som helst geometri eller struktur, så lenge den er symmetrisk og dens elektroniske distribusjon er homogen.

referanser

1. Carey FA (2008). Organisk kjemi. Karboksylsyrer. (Sjette utgave). Mc Graw Hill.
2. Cedrón J., Landa V., Robles J. (2011). Molekylær polaritet. Gjenopprettet fra: corinto.pucp.edu.pe
3. Tutor View. (2018). Ikke-polært molekyl. Gjenopprettet fra: chemistry.tutorvista.com
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (28. januar 2019). Eksempler på polare og ikke-polare molekyler. Gjenopprettet fra: thoughtco.com
5. Kurtus R. (19. september 2016). Polare og ikke-polare molekyler. School for Champions. Gjenopprettet fra: school-for-champions.com
6. Ganong W. (2004). Medisinsk fysiologi. Utstede 19 ^th . Redaksjonell den moderne håndboken.