Apolinės molekulės: savybės, kaip jas identifikuoti ir pavyzdžiai

Apolinės molekulės yra tos, kurios savo struktūroje pateikia simetrišką jų elektronų pasiskirstymą. Tai įmanoma, jei jo atomų elektronegatyvumo skirtumas yra mažas, arba jei elektronegatyviniai atomai ar grupės atima jų poveikį molekulėje.

Ne visada „absoliutus“ yra absoliutus. Dėl šios priežasties polinės poliškumo molekulės kartais laikomos apolinėmis; tai yra, dipolinis momentas μ arti 0. Čia įeina į santykinio reljefo reljefą: kiek maža turi būti μ, kad molekulė ar junginys būtų laikomas apoliniu?

Kad geriau išspręstume šią problemą, turime boro trifluorido molekulę, BF 3 (viršutinis vaizdas).

Fluoro atomas yra daug labiau elektroninis nei boro atomas, todėl BF ryšys yra polinis. Tačiau BF 3 molekulė yra simetriška (trigoninė plokštuma) ir apima trijų BF momentų vektoriaus atšaukimą.

Taigi, taip pat susidaro apolinės molekulės, net ir esant poliarinėms jungtims. Sukurtą poliškumą gali subalansuoti kitas poliarinis ryšys, tokio pat dydžio kaip ir ankstesnis, bet orientuotas priešinga kryptimi; kaip tai atsitinka BF 3 .

Apolinės molekulės savybės

Simetrija

Kad poliarinių ryšių poveikis vienas kitam būtų nutrauktas, molekulė turi turėti tam tikrą geometrinę struktūrą; pavyzdžiui, linijinė, lengviausia suprasti iš pirmo žvilgsnio.

Tai yra anglies dioksido (CO 2 ), turinčio dvi polines jungtis (O = C = O), atveju. Taip yra dėl to, kad du dipoliniai C = O ryšių momentai vienas kitą nutraukia, kai jie yra orientuoti į vieną pusę, o antrasis - į kitą, 180 ° kampu.

Todėl viena iš pirmųjų savybių, į kurias reikia atsižvelgti vertinant molekulės „apoliškumą“ kaip paukščio akį, yra stebėti, kaip ji yra simetriška.

Tarkime, kad vietoj CO 2 turime molekulę COS (O = C = S), vadinamą karbonilo sulfidu.

Dabar ji nebėra apolinė molekulė, nes sieros elektronegatyvumas yra mažesnis nei deguonies; ir todėl dipolio momentas C = S skiriasi nuo C = O. Kaip rezultatas, COS yra polinė molekulė (kaip polinis yra miltų iš kito maišo).

Apatinis vaizdas grafiškai apibendrinamas viskas, ką ką tik aprašyta:

Atkreipkite dėmesį, kad C = S jungties dipolio momentas yra mažesnis nei C = O ryšys COS molekulėje.

Elektronegatyvumas

Elektroninis priskyrimas Paulingo skalėje turi reikšmes tarp 0, 65 (franko) ir 4, 0 (fluorui). Apskritai, halogenai turi didelį elektronegatyvumą.

Kai kovalentinį ryšį sudarančių elementų elektronegatyvumo skirtumas yra mažesnis arba lygus 0, 4, sakoma, kad jis yra apolinis arba ne polinis. Tačiau vienintelės tikrai apolinės molekulės yra tos, kurios susidaro iš identiškų atomų (pvz., Vandenilio, HH).

Tarpmolekulinės jėgos

Kad medžiaga ištirptų vandenyje, ji turi sąveikauti su elektrostatinėmis molekulėmis; sąveikos, kurios negali atlikti apolinių molekulių.

Apolinėse molekulėse jų elektros įkrovos nėra viename molekulės gale, bet paskirstytos simetriškai (arba vienodai). Todėl ji negali sąveikauti per dipolio-dipolio jėgas.

Priešingai, apolinės molekulės tarpusavyje sąveikauja per Londono dispersijos pajėgas; tai yra momentiniai dipoliai, kurie poliarizuoja gretimų molekulių atomų elektroninį debesį. Čia molekulinė masė yra pagrindinis šių molekulių fizikinių savybių faktorius.

Kaip juos identifikuoti?

- Galbūt vienas iš geriausių būdų nustatyti apolinę molekulę yra jo tirpumas skirtinguose poliariniuose tirpikliuose, paprastai juose mažai tirpstantis.

-Paprastai apolinės molekulės yra dujinės. Jie taip pat gali sudaryti su vandeniu nesimaišančius skysčius.

- Apolinės kietosios medžiagos pasižymi minkšta.

- Dispersijos jėgos, laikančios jas kartu, paprastai yra silpnos. Dėl to jų lydymosi arba virimo taškai yra mažesni nei poliarinio junginio.

- Apolinės molekulės, ypač po skystu pavidalu, yra prastos elektros laidininkai, nes joms trūksta elektros energijos.

Pavyzdžiai

Noble dujos

Nors jie nėra molekulės, tauriosios dujos laikomos apolinėmis. Darant prielaidą, kad du trumpus laikotarpius du jo atomai sąveikauja, He-He, ši sąveika gali būti laikoma (pusė) kaip molekulė; molekulė, kuri būtų apolinė.

Diatominės molekulės

Diatominės molekulės, tokios kaip H2, Br2, I2, Cl2, O2 ir F2, yra apolinės. Jie turi bendrą formulę A2, AA.

Angliavandeniliai

Ką daryti, jei A būtų atomų grupė? Tai būtų prieš kitus apolinius junginius; pavyzdžiui, etanas, CH3-CH3, kurio anglies skeletas yra tiesinis, CC.

Metanas, CH4 ir etanas, C2H6, yra apolinės molekulės. Anglies elektregatyvumas yra 2, 55; o vandenilio elektronegatyvumas yra 2.2. Todėl yra mažo intensyvumo dipolio vektorius, orientuotas nuo vandenilio iki anglies.

Tačiau dėl geometrinės metano ir etano molekulių simetrijos, dipolių vektorių arba dipolių momentų suma jų molekulėse yra lygi nuliui, todėl nėra molekulių neto mokesčio.

Apskritai tas pats pasakytina ir apie visus angliavandenilius, ir net jei jame yra nesočiųjų (dvigubos ir trigubos jungtys), jie laikomi apoliniais arba žemo poliškumo junginiais. Be to, cikliniai angliavandeniliai yra apolinės molekulės, tokios kaip cikloheksanas arba ciklobutanas.

Kiti

Anglies dioksido (CO 2 ) ir anglies disulfido (CS 2 ) molekulės yra apolinės molekulės, turinčios linijinę geometriją.

Anglies disulfido atveju anglies elektronegatyvumas yra 2, 55, o sieros elektronegatyvumas yra 2, 58; taip, kad abu elementai praktiškai turi tą patį elektronegatyvumą. Dipolio vektoriaus kartos nėra, todėl grynasis įkrovimas yra nulis.

Taip pat turime šias molekules: CCl4 ir AlBr 3, abu apolinius:

Aliuminio tribromidu AlBr 3 atsiranda taip pat, kaip ir BF 3, gaminio pradžioje. Tuo tarpu anglies tetrachlorido, CCl 4, geometrija yra tetraedrinė ir simetriška, nes visos C-Cl obligacijos yra lygios.

Panašiai molekulės, turinčios bendrą formulę CX4 (CF4, CI4 ir CBr4), taip pat yra apolinės.

Galiausiai, apolinė molekulė gali turėti netgi oktaedrinę geometriją, kaip ir sieros heksafluorido, SF 6 atveju . Tiesą sakant, ji gali turėti bet kokią geometriją ar struktūrą, jei ji yra simetriška ir jos elektroninis platinimas yra vienodas.