- מאפיינים של מולקולה אפולרית
- סִימֶטרִיָה
- אלקטרונגטיביות
- כוחות בין מולקולריים
- כיצד לזהות אותם?
- דוגמאות
- גזים אצילים
- מולקולות דיאומטיות
- פחמימנים
- אחרים
- הפניות
המולקולות אי-הקוטביות הן אלה הנמצאים במבנה שלהם התפלגות סימטרית של האלקטרונים שלהם. זה אפשרי אם ההבדל האלקטרוניטיבי של האטומים שלהם הוא קטן, או אם האטומים או הקבוצות האלקטרוניגטיביות מבטלים באופן וקטורי את השפעותיהם על המולקולה.
לא תמיד "אפולריות" היא מוחלטת. מסיבה זו, מולקולות עם קוטביות נמוכה נחשבות לעיתים לא קוטביות; כלומר, יש לו רגע דיפול μ קרוב ל -0. כאן אנו נכנסים לשדה של קרוב המשפחה: כמה נמוך חייב להיות µ כדי שמולקולה או תרכובת ייחשבו כבלתי קוטביים?
מולקולה לא קוטבית של BF3. מקור: Benjah-bmm27 דרך Wikimedia Commons.
כדי לטפל טוב יותר בסוגיה, יש את מולקולת הברון טריפלואוריד, BF 3 (תמונה עליונה).
אטום הפלואור הוא הרבה יותר אלקטרוני מאשר אטום הבורון, ולכן קשרי BF הם קוטביים. עם זאת, מולקולת BF 3 היא סימטרית (מישור טריגונאלי) וכוללת ביטול וקטורי של שלושת רגעי ה- BF.
כך נוצרות מולקולות אפולריות גם עם קיומם של קשרים קוטביים. ניתן לאזן את הקוטביות שנוצרה על ידי קיומו של קישור קוטבי אחר, בסדר גודל כמו הקודם, אך מכוון לכיוון ההפוך; כפי שקורה ב- BF 3 .
מאפיינים של מולקולה אפולרית
סִימֶטרִיָה
כדי שההשפעות של הקשרים הקוטביים יבטלו זו את זו החוצה, על המולקולה להיות בעלת מבנה גיאומטרי מסוים; לדוגמה, לינארית, הקלה להבנה במבט ראשון.
זה המקרה של פחמן דו חמצני (CO 2 ), שיש לו שני קשרים קוטביים (O = C = O). הסיבה לכך היא ששני רגעי הדיפול של קשרי C = O מבטלים כאשר האחד מכוון לצד אחד, והשני לכיוון השני, בזווית של 180 °.
לפיכך, אחד המאפיינים הראשונים שיש לקחת בחשבון בעת הערכת ה"פוליאריות "של מולקולה ממעוף הציפור הוא להתבונן עד כמה זה סימטרי.
נניח שבמקום CO 2 יש לנו את המולקולה COS (O = C = S), הנקראת קרבוניל סולפיד.
עכשיו זה כבר לא מולקולה אפולירית, מכיוון שהחשיבות האלקטרונית של הגופרית פחותה מזו של החמצן; ולכן רגע הדיפול C = S שונה מזה של C = O. כתוצאה מכך COS היא מולקולה קוטבית (עד כמה קוטב זה עניין אחר).
התמונה למטה מסכמת בצורה גרפית את כל מה שתואר זה עתה:
רגעי דיפול של מולקולות CO2 ו- COS. מקור: גבריאל בוליבר.
שימו לב שרגע הדיפול של הקשר C = S הוא פחות מזה של הקשר C = O במולקולת COS.
אלקטרונגטיביות
לחשמל האלקטרוניטיבי בסולם פאולינג יש ערכים בין 0.65 (לפרנקיום) ו- 4.0 (לפלואור). באופן כללי, להלוגנים יש אלקטרונטיביות גבוהה.
כאשר ההבדל ביחס האלקטרוניטיבי של היסודות היוצרים קשר קוולנטי פחות או שווה ל 0.4, אומרים שהוא לא פולוטרי או לא קוטבי. עם זאת, המולקולות היחידות שהן באמת אפולריות הן אלה שנוצרות על ידי קשרים בין אטומים זהים (כמו מימן, HH).
כוחות בין מולקולריים
על מנת שחומר יתמוסס במים, עליו לתקשר אלקטרוסטסטית עם מולקולות; אינטראקציות שמולקולות אפולריות אינן יכולות לבצע.
במולקולות אפולארות המטענים החשמליים שלהם אינם מוגבלים לקצה אחד של המולקולה, אלא מופצים בצורה סימטרית (או הומוגנית). לכן הוא אינו מסוגל ליצור אינטראקציה באמצעות כוחות דיפול-דיפול.
במקום זאת מולקולות אפולארות מתקשרות זו עם זו דרך כוחות הפיזור של לונדון; מדובר בדיפול מיידיים המקטבים את הענן האלקטרוני של האטומים של מולקולות שכנות. כאן המסה המולקולרית היא גורם שולט בתכונות הפיזיקליות של מולקולות אלה.
כיצד לזהות אותם?
יתכן שאחת מהשיטות הטובות ביותר לזיהוי מולקולה אפולירית היא המסיסות שלה בממסים קוטביים שונים, בדרך כלל שהיא לא מאוד מסיסה בהן.
באופן כללי, מולקולות אפולוגיות הן בעלות גזים. הם יכולים להיות גם ליצירת נוזלים בלתי ניתנים לחלוקה עם מים.
מוצקים אפולריים מאופיינים בכך שהם רכים.
כוחות הפיזור המחזיקים אותם יחד הם בדרך כלל חלשים. בגלל זה, נקודות ההיתוך או הרתיחה שלהם נוטות להיות נמוכות מאלו של תרכובות בעלות אופי קוטבי.
מולקולות אפולאריות, במיוחד בצורה נוזלית, הן מוליכות חשמל גרועות, מכיוון שהן חסרות מטען חשמלי נטו.
דוגמאות
גזים אצילים
למרות שהם אינם מולקולות, גזים אצילים נחשבים לאפולים. אם ההנחה היא ששני האטומים שלו, He-He, אינטראקציה במשך תקופות זמן קצרות, האינטראקציה האמורה יכולה להיחשב (חצי) כמולקולה; מולקולה שתהיה אפלולית בטבעה.
מולקולות דיאומטיות
מולקולות דיאומטיות, כמו H 2 , Br 2 , I 2 , Cl 2 , O 2 ו- F 2 , הן אפולריות. לאלה יש את הנוסחה הכללית A 2 , AA.
פחמימנים
מה אם A הייתה קבוצת אטומים? זה יהיה לפני תרכובות אפולריות אחרות; למשל, אתאן, CH 3 -CH 3 , אשר שלד הפחמן הוא ליניארי, CC.
מתאן, CH 4 , אתאן, C 2 H 6 , הם מולקולות אי-קוטביות. לפחמן יש אלקטרונגטיביות של 2.55; בעוד האלקטרוניטיביות של מימן היא 2.2. לכן יש וקטור דיפול בעצימות נמוכה, המכוון ממימן לכיוון פחמן.
אולם, בגלל הסימטריה הגיאומטרית של מולקולות המתאן והאתאן, סכום וקטורי הדיפול או רגעי הדיפול במולקולות שלהם הוא אפס, כך שאין מטען נטו על המולקולות.
באופן כללי, הדבר קורה בכל הפחמימנים, וגם כאשר יש בהם בלתי רוויות (קשרים כפולים ומשולשים), הם נחשבים לתרכובות קוטביות לא קוטביות או נמוכות. כמו כן, פחמימנים מחזוריים הם מולקולות אפולריות, כמו ציקלוהקסן או ציקלובוטן.
אחרים
המולקולות של פחמן דו חמצני (CO 2 ) ופחמן דיסולפיד (CS 2 ) הן מולקולות אפולריות, שתיהן עם גיאומטריה ליניארית.
בדיסולפיד בפחמן, האלקטרוניטיביות של הפחמן היא 2.55 ואילו האלקטרוניטיביות של הגופרית היא 2.58; כך שלשני האלמנטים יש כמעט אותה אלקטרוניות. אין דור של וקטור דיפול ולכן המטען נטו הוא אפס.
כמו כן, יש את המולקולות הבאות CCl 4 ו- AlBr 3 , שתיהן אפוליות :
מולקולות CCl4 ו- AlBr3. מקור: גבריאל בוליבר.
בטריברומיד אלומיניום, AlBr 3 קורה זהה לזה של BF 3 , בתחילת המאמר. בינתיים, עבור טרטרוכלוריד פחמן, CCl 4 , הגיאומטריה היא טטרדראלית וסימטרית, מכיוון שכל קשרי ה- C-Cl זהים.
באופן דומה, מולקולות עם הנוסחה הכללית CX 4 (CF 4 , CI 4 ו- CBr 4 ) גם הן אינן קוטביות.
ולבסוף, מולקולה אפולרית יכולה אפילו להיות בגיאומטריה אוקטאהדרלית, כמו שקורה בהקספלואוריד גופרית, SF 6 . למעשה, היא יכולה להיות בעלת כל גיאומטריה או מבנה, כל עוד היא סימטרית וההפצה האלקטרונית שלה הומוגנית.
הפניות
- קארי FA (2008). כימיה אורגנית. חומצות קרבוקסיליות. (המהדורה השישית). מק גריי היל.
- Cedrón J., Landa V., Robles J. (2011). קוטביות מולקולרית. התאושש מ: corinto.pucp.edu.pe
- נוף מורה. (2018). מולקולה לא קוטבית. התאושש מ: chemistry.tutorvista.com
- הלמנסטין, אן מארי, דוקטורט. (28 בינואר, 2019). דוגמאות למולקולות קוטביות ולא קוטביות. התאושש מ: thoughtco.com
- קורטוס ר '(19 בספטמבר 2016). מולקולות קוטביות ולא קוטביות. בית הספר לאלופות. התאושש מ: school-for-champions.com
- Ganong W. (2004). פיזיולוגיה רפואית. גיליון 19 th . עורך המדריך המודרני.