Kako uporabljate molekularne dipole / polarnost H_2O, NH_3 in CH_4, kako pojasnite, zakaj se CH_4 ne pomeša s H_2O?

Odgovor:

V kratkem: # "CH" _4 # je nepolarna topna tekočina, medtem ko je vodno polarno topilo.

Pojasnilo:

Upoštevajte število elektronskih domen, torej molekularno geometrijo vsake od treh vrst.

Osrednji atomi v treh molekulah (# "O" #, # "N" #, in # "C" # vsak, ki leži v prvih treh obdobjih periodnega sistema, tvorijo oktete osmih valentnih elektronov. To bi bila kombinacija popolnoma štirih kovalentnih vezi in osamljenih parov, zato ima vsak od osrednjih atomov štiri elektronske domene. Posebna molekularna geometrija bi bila torej odvisna od števila veznih parov na osrednji atom.

• Vsak atom kisika tvori dve kovalentni vezi, eno z vsakim vodikom. Torej, z dvema veznima paroma iz štirih elektronskih domen, imajo molekule vode značilnost asimetrično upognjena / V-oblika molekularne geometrije.

• Vsak atom dušika ima pet valentnih elektronov in tvori tri # "N" - "H" # obveznice v # "NH" _3 # molekula. Zato je atom dušika v # "NH" _3 # molekula ima tri vezne pare iz svojih štirih elektronskih domen in podobno ima a asimetrično piramidna geometrija.

• Vsak atom ogljika v # "CH" _4 # štiri # "C" - "H" # posamezne obveznice. Ker ni prisotnih ločenih parov, so plini v molekuli enakomerno razporejeni, kar daje # "CH" _4 # a simetrično geometrijo.

Ker je prisotna samo ena vrsta kovalentne vezi, naj bi bile dipolne jakosti enake v vsaki od molekul. Dipoli se vektorsko zbirajo v vsakem delcu; zaradi simetrične razporeditve se izklopijo # "CH" _4 # molekul metana, kar pomeni, da te molekule nimajo neto dipola in so nepolarne.

Pravilo "kot se raztopi kot" nakazuje, da imajo nepolarne raztopine običajno visoko topnost v nepolarnih topilih, ne pa v polarnih topilih in obratno za polarne solute. Kot je bilo že pojasnjeno, je zadevna raztopina tukaj # "CH" _4 #je nepolarna snov, medtem ko je topilo # "H" _2 "O" # je zelo polarna. Zato je smiselno # "CH" _4 # komaj raztopimo # "H" _2 "O" #.