Apolar moleküller: özellikleri, nasıl tanımlanacağı ve örnekler
Apolar moleküller, yapılarında elektronlarının simetrik bir dağılımını sergileyen moleküllerdir . Bu, atomlarının elektronegatiflik farkı küçükse veya elektronegatif atomlar veya gruplar molekül içindeki etkilerini iptal ederse mümkündür.
Her zaman "kutupluluk" mutlak değildir. Bu nedenle, polar polarite molekülleri bazen apolar olarak kabul edilir; yani, 0'a yakın bir dipolar momenti vardır. Burada akraba arazisine girilir: molec bir molekül veya bileşiğin apolar olarak kabul edilmesi için ne kadar düşük olmalıdır?
Konuyu daha iyi ele almak için, bor triflorür molekülü BF 3'e sahibiz (üst resim).
Flor atomu, bor atomundan çok daha elektronegatiftir ve bu nedenle BF bağları kutupsaldır. Bununla birlikte, BF3 molekülü simetriktir (trigonal düzlem) ve üç BF momentinin vektörünün iptalini içerir.
Böylece kutupsal bağların varlığında bile apolar moleküller üretilir. Üretilen kutupsallık, öncekiyle aynı büyüklükte, fakat ters yönde yönlendirilmiş olan başka bir kutupsal bağın varlığı ile dengelenebilir; BF 3'te olduğu gibi .
Bir kutupsal molekülün özellikleri
simetri
Kutuplu bağların birbirlerini iptal etmesinin etkilerinin yapılabilmesi için molekülün belli bir geometrik yapıya sahip olması gerekir; örneğin, lineer, ilk bakışta anlaşılması en kolay olanı.
Bu, iki kutup bağına sahip olan (O = C = O) karbondioksit (C02) durumundadır. Bunun nedeni, C = O bağlarının iki kutupsal anının, bir tarafa, ikincisi diğerine 180 ° 'lik bir açıyla yönlendirildiğinde birbirlerini iptal etmeleridir.
Bu nedenle, bir molekülün "kutupsallığını" bir kuş gözü olarak değerlendirirken dikkate alınması gereken ilk özelliklerden biri, ne kadar simetrik olduğunu gözlemlemektir.
C02 yerine karbonil sülfit denilen COS molekülüne (O = C = S) sahip olduğumuzu varsayalım.
Şimdi artık bir apolar molekülü değildir, çünkü sülfürün elektronegatifliği oksijenden daha azdır; ve bu nedenle dipol momenti C = S, C = O'dan farklıdır. Sonuç olarak, COS bir kutupsal moleküldür (kutupsal bir çuvalın ununun ne kadar olduğu).
Alttaki görüntü, daha önce tanımlanmış olanları grafiksel olarak özetler:
C = S bağının dipol momentinin COS molekülündeki C = O bağından daha düşük olduğuna dikkat edin.
elektronegatiflik
Pauling ölçeğindeki elektronegatiflik değeri, 0.65 (Fransiyum için) ile 4.0 (flor için) arasındadır. Genel olarak, halojenlerin elektronegatifliği yüksektir.
Kovalent bir bağ oluşturan elementlerin elektronegatifliğinin farkı 0.4'a eşit veya daha az olduğunda, kutupsal veya kutupsal olmadığı söylenir. Bununla birlikte, gerçekten apolar olan tek moleküller, özdeş atomlar (hidrojen, HH gibi) arasındaki bağlantıların oluşturduğu moleküllerdir.
Moleküller arası kuvvetler
Bir maddenin suda çözülmesi için elektrostatik olarak moleküller ile etkileşime girmesi gerekir; kutupsal moleküllerin gerçekleştiremediği etkileşimler.
Polar olmayan moleküllerde, elektrik yükleri molekülün bir ucunda sınırlandırılmamakta, simetrik (veya homojen) olarak dağıtılmaktadır. Bu nedenle dipol dipol kuvvetleri ile etkileşime giremez.
Buna karşılık, apolar moleküller Londra'nın dağılım kuvvetleri ile birbirleriyle etkileşime girerler; Bunlar, komşu moleküllerin atomlarının elektronik bulutunu polarize eden anlık dipollerdir. Burada moleküler kütle, bu moleküllerin fiziksel özelliklerinde baskın bir faktördür.
Onları nasıl belirleyebilirim?
- Belki bir kutupsal molekülü tanımlamak için en iyi yöntemlerden biri, genellikle polar çözücüler içinde çözünürlüğüdür, genellikle içlerinde az çözünür.
Genelde apolar moleküller doğada gaz halindedir. Ayrıca suyla karışmayan sıvılar oluştururlar.
-Apolar katılar yumuşak olmaları ile karakterize edilir.
- Onları bir arada tutan dağılım kuvvetleri genellikle zayıftır. Bu nedenle, erime veya kaynama noktaları, kutupsal yapıdaki bileşiklerden daha düşük olma eğilimindedir.
-Apolar moleküller, özellikle de sıvı formda, elektrik yükü yetersiz olduğundan, elektrik iletkenliği zayıftır.
Örnekler
Soy gazlar
Her ne kadar moleküller olmasalar da, soy gazlar kutupsal olarak kabul edilir. İki kısa süre boyunca, atomlarının ikisinin etkileşime girdiğini varsayarsak, He-He, bu etkileşimin bir molekül olarak kabul edilebileceğini (yarısı); doğada kutuplu olacak bir molekül.
Diyatomik moleküller
H2, Br2, I2, Cl2, 02 ve F2 gibi diyatomik moleküller apolardır. Bunlar genel bir formül A2, AA.
hidrokarbonlar
Ya A bir atom grubu olsaydı? Diğer apolar bileşiklerden önce olur; örneğin, karbon iskeleti doğrusal olan etan, CH3-CH3, CC.
Metan, CH4 ve etan, C2H6, apolar moleküllerdir. Karbon, 2.55 elektronegatifliğe sahiptir; Hidrojenin elektronegatifliği 2.2 iken. Bu nedenle, hidrojenden karbona yönlendirilmiş düşük yoğunluklu bir dipol vektörü vardır.
Ancak, metan ve etan moleküllerinin geometrik simetrisi nedeniyle, moleküllerinde dipol vektörlerinin veya dipol momentlerinin toplamı sıfırdır, dolayısıyla moleküller üzerinde net bir yük yoktur.
Genel olarak aynı şey tüm hidrokarbonlarda olur ve içlerinde düzensizlikler olsa bile (çift ve üçlü bağlar) apolar veya düşük polariteli bileşikler olarak kabul edilirler. Ayrıca, siklik hidrokarbonlar sikloheksan veya siklobütan gibi apolar moleküllerdir.
diğerleri
Karbondioksit (C02) ve karbon disülfit (CS2) molekülleri, her ikisi de doğrusal bir geometriye sahip olan apolar moleküllerdir.
Karbon disülfitte, karbonun elektronegatifliği 2.55, kükürtün elektronegatifliği 2.58; Böylece her iki element de pratik olarak aynı elektronegatifliğe sahip. Dipol vektörü üretimi yoktur ve bu nedenle net yük sıfırdır.
Ayrıca, aşağıdaki moleküllerin her ikisi de apolar olan CCl 4 ve AlBr 3'e sahibiz:
Alüminyum tribromürde, AlBr 3, makalenin başlangıcında BF 3 ile aynı şekilde oluşur. Bu arada, karbon tetraklorür, CCI4 için, geometri tetrahedral ve simetriktir, çünkü tüm C-Cl bağları eşittir.
Benzer şekilde, CX4 genel formülüne sahip moleküller (CF4, CI4 ve CBr4) de apolardır.
Ve son olarak, bir apolar molekül SF6'daki kükürt heksaflorürde olduğu gibi oktahedral geometriye sahip olabilir. Aslında simetrik olduğu ve elektronik dağılımı homojen olduğu sürece herhangi bir geometriye veya yapıya sahip olabilir.
