АПОЛАРНИ МОЛЕКУЛИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ИДЕНТИФИКАЦИЯ И ПРИМЕРИ - ХИМИЯ - 2025

На неполярни молекули са тези, които присъстват в тяхната структура симетричен разпределение на техните електрони. Това е възможно, ако разликата в електроотрицателността на техните атоми е малка или ако електроотрицателните атоми или групи векторно отменят ефектите си върху молекулата.

Не винаги „аполарността“ е абсолютна. Поради тази причина молекулите с ниска полярност понякога се считат за неполярни; тоест той има диполен момент µ близък до 0. Тук влизаме в полето на относителното: колко ниско трябва да бъде µ, за да може молекула или съединение да се считат за неполярни?

Неполярна молекула на BF3. Източник: Benjah-bmm27 чрез Wikimedia на Commons.

За по-добро разрешаване на проблема има молекулата на борен трифлуорид, BF ₃ (горно изображение).

Флуорният атом е много по-електроотрицателен от атома на бора и следователно BF връзките са полярни. Въпреки това, BF ₃ молекулата е симетрична (триъгълна равнина) и включва вектор анулиране на трите BF моменти.

По този начин се генерират и аполярни молекули, дори при наличието на полярни връзки. Генерираната полярност може да се балансира чрез наличието на друга полярна връзка, със същата величина като предишната, но ориентирана в обратна посока; както се случва в BF ₃.

Характеристики на аполарна молекула

симетрия

За да се отменят ефектите на полярните връзки, молекулата трябва да има определена геометрична структура; например линеен, най-лесният за разбиране на пръв поглед.

Такъв е случаят с въглеродния двуокис (CO ₂), който има две полярни връзки (O = C = O). Това е така, защото двата диполни момента на връзките C = O отменят, когато едната е ориентирана към едната страна, а втората - към другата, под ъгъл 180 °.

Следователно, една от първите характеристики, които трябва да се вземат предвид при оценката на „тополарността“ на молекулата от птичи поглед, е да се наблюдава колко симетрична е тя.

Да предположим, че вместо CO ₂ имаме молекулата COS (O = C = S), наречена карбонил сулфид.

Сега тя вече не е неполярна молекула, тъй като електроотрицателността на сярата е по-малка от тази на кислорода; и следователно, диполният момент C = S е различен от този на C = O. В резултат на това COS е полярна молекула (колко полярна е друга материя).

Изображението по-долу графично обобщава всичко току-що описано:

Диполни моменти на CO2 и COS молекули. Източник: Габриел Боливар.

Обърнете внимание, че диполният момент на C = S връзката е по-малък от този на C = O връзката в COS молекулата.

Електроотрицателност

Електроотрицателността по скалата на Полинг има стойности между 0,65 (за франций) и 4,0 (за флуор). Като цяло халогените имат висока електронегативност.

Когато разликата в електроотрицателността на елементите, които образуват ковалентна връзка, е по-малка или равна на 0,4, се казва, че е неполярна или неполярна. Въпреки това, единствените молекули, които са истински аполарни, са тези, образувани от връзки между идентични атоми (като водород, НН).

Междумолекулни сили

За да се разтвори веществото във вода, то трябва да взаимодейства електростатично с молекулите; взаимодействия, които аполарните молекули не могат да осъществят.

В аполярните молекули техните електрически заряди не са ограничени до единия край на молекулата, а са разпределени симетрично (или хомогенно). Следователно, той не е в състояние да взаимодейства чрез сили дипол-дипол.

Вместо това, неполярни молекули си взаимодействат помежду си чрез разпръскващите се сили на Лондон; Това са мигновени диполи, които поляризират електронния облак на атомите на съседните молекули. Тук молекулната маса е преобладаващ фактор във физическите свойства на тези молекули.

Как да ги идентифицираме?

-Може би един от най-добрите методи за идентифициране на неполярна молекула е нейната разтворимост в различни полярни разтворители, като обикновено не е много разтворима в тях.

-По принцип аполарните молекули имат газообразна природа. Те могат също така да образуват несмешими течности с вода.

-Аполярните твърди частици се характеризират с това, че са меки.

-Силите на дисперсия, които ги държат заедно, като цяло са слаби. Поради това техните точки на топене или кипене са по-ниски от тези на съединенията с полярна природа.

-Аполярните молекули, особено в течна форма, са лоши проводници на електричество, тъй като им липсва нетен електрически заряд.

Примери

Благородни газове

Въпреки че не са молекули, благородните газове се считат за неполярни. Ако се приеме, че два от неговите атоми, He-He, взаимодействат за кратки периоди от време, споменатото взаимодействие може да се счита (наполовина) за молекула; молекула, която би била тополова по природа.

Диатомични молекули

Двуатомен молекули, такива като Н ₂, Br ₂, I ₂, Cl ₂, О ₂ и F ₂, са неполярни. Те имат обща формула А ₂, АА.

въглеводороди

Ами ако А бяха група от атоми? Би било преди други аполарни съединения; например, етан, СН ₃ -СН ₃, чийто въглероден скелет е линейна, СС.

Метан, CH ₄ и етан, С ₂ Н ₆, са неполярни молекули. Въглеродът има електроотрицателност 2,55; докато електроотрицателността на водорода е 2,2. Следователно, има диполен вектор с ниска интензивност, ориентиран от водород към въглерод.

Но поради геометричната симетрия на молекулите на метан и етан, сборът на диполните вектори или диполните моменти в техните молекули е нула, така че няма мощен заряд върху молекулите.

По принцип същото се случва с всички въглеводороди и дори когато има ненаситени в тях (двойни и тройни връзки), те се считат за неполярни или нискополярни съединения. Също така, цикличните въглеводороди са аполарни молекули, като циклохексан или циклобутан.

Други

Молекулите на въглероден диоксид (CO ₂) и въглероден дисулфид (CS ₂) са аполарни молекули, и двете с линейна геометрия.

Във въглеродния дисулфид електронегативността на въглерода е 2,55, докато електронегативността на сярата е 2,58; така че двата елемента имат практически еднаква електронегативност. Не се генерира диполен вектор и следователно нетният заряд е нулев.

По същия начин, има следните молекули CCL ₄ и AlBr ₃, както неполярни:

CCl4 и AlBr3 молекули. Източник: Габриел Боливар.

В алуминиевия трибромид, AlBr _{3 се} случва същото като с BF ₃ в началото на статията. Междувременно, за тетрахлорметан, ССЦ ₄, геометрията е тетраедър и симетрична, тъй като всички облигации CCL са еднакви.

По подобен начин молекулите с обща формула CX ₄ (CF ₄, CI ₄ и CBr ₄) също са неполярни.

И накрая, една неполярна молекула може дори да има октаедрична геометрия, какъвто е случаят със серен хексафлуорид, SF ₆. Всъщност той може да има всякаква геометрия или структура, стига да е симетричен и електронното му разпределение да е хомогенно.

Препратки

1. Carey FA (2008). Органична химия. Карбоксилни киселини. (Шесто издание). Mc Graw Hill.
2. Cedrón J., Landa V., Robles J. (2011). Молекулярна полярност. Възстановено от: corinto.pucp.edu.pe
3. Преглед на преподаватели. (2018). Неполярна молекула. Възстановени от: chemistry.tutorvista.com
4. Хелменстин, Ан Мари, доктор на науките (28 януари 2019 г.). Примери за полярни и неполярни молекули. Възстановено от: thinkco.com
5. Куртус Р. (19 септември 2016 г.). Полярни и неполярни молекули. Училище за шампиони. Възстановени от: school-for-champions.com
6. Ganong W. (2004). Медицинска физиология. Брой 19 ^-ти. Редактиране на съвременния наръчник.