NEPOLÁRNÍ MOLEKULY: VLASTNOSTI, IDENTIFIKACE A PŘÍKLADY - CHEMIE - 2025

Tyto nepolární molekuly jsou ty, které vzhledem ke své struktuře symetrické rozložení svých elektronů. To je možné, pokud rozdíl elektronegativity jejich atomů je malý, nebo pokud elektronegativní atomy nebo skupiny vektorově zruší své účinky na molekulu.

Ne vždy je „apolarita“ absolutní. Z tohoto důvodu jsou molekuly s nízkou polaritou někdy považovány za nepolární; to znamená, že má dipólový moment µ blízký 0. Zde vstupujeme do pole relativního: jak nízké musí být µ, aby mohla být molekula nebo sloučenina považována za nepolární?

Nepolární molekula BF3. Zdroj: Benjah-bmm27 prostřednictvím Commons Wikimedia.

K lepšímu vyřešení problému existuje molekula fluoridu boritého, BF ₃ (horní obrázek).

Atom fluoru je mnohem elektronegativnější než atom boru, a proto jsou vazby BF polární. Molekula BF ₃ je však symetrická (trigonální rovina) a znamená zrušení vektoru tří okamžiků BF.

Tak se také generují nepolární molekuly, a to i za existence polárních vazeb. Vygenerovaná polarita může být vyvážena existencí jiného polárního spojení, stejné velikosti jako předchozí, ale orientované v opačném směru; jak se to děje v BF ₃.

Vlastnosti nepolární molekuly

Symetrie

Aby se účinky polárních vazeb vzájemně rušily, molekula musí mít určitou geometrickou strukturu; například lineární, nejjednodušší pochopení na první pohled.

To je případ oxidu uhličitého (CO ₂), který má dvě polární vazby (O = C = O). Je to proto, že dva dipólové momenty vazeb C = O se zruší, když je jeden orientován k jedné straně a druhý k druhé, v úhlu 180 °.

Proto jednou z prvních charakteristik, které je třeba vzít v úvahu při hodnocení „apolarity“ molekuly z ptačí perspektivy, je pozorovat, jak je symetrická.

Předpokládejme, že místo toho, CO ₂ máme molekuly COS (O = C = S), s názvem karbonylsulfidu.

Nyní to už není nepolární molekula, protože elektronegativita síry je menší než kyslík; a proto je dipólový moment C = S odlišný od momentu C = O. Jako výsledek, COS je polární molekula (jak polární je jiná záležitost).

Následující obrázek graficky shrnuje vše, co bylo právě popsáno:

Dipolové momenty molekul CO2 a COS. Zdroj: Gabriel Bolívar.

Všimněte si, že dipólový moment vazby C = S je menší než moment vazby C = O v molekule COS.

Elektronegativita

Elektroegativita v Paulingově stupnici má hodnoty mezi 0,65 (pro francium) a 4,0 (pro fluor). Obecně mají halogeny vysokou elektronegativitu.

Když je rozdíl v elektronegativitě prvků, které tvoří kovalentní vazbu, menší nebo roven 0,4, pak se říká, že je nepolární nebo nepolární. Avšak jediné molekuly, které jsou skutečně nepolární, jsou molekuly vytvořené vazbami mezi identickými atomy (jako je vodík, HH).

Mezimolekulární síly

Aby se látka rozpustila ve vodě, musí elektrostaticky interagovat s molekulami; interakce, které nepolární molekuly nemohou provádět.

V nepolárních molekulách nejsou jejich elektrické náboje omezeny na jeden konec molekuly, ale jsou symetricky (nebo homogenně) distribuovány. Proto není schopen interagovat prostřednictvím dipól-dipólových sil.

Místo toho se nepolární molekuly vzájemně ovlivňují prostřednictvím londýnských rozptylových sil; Jedná se o okamžité dipóly, které polarizují elektronický mrak atomů sousedních molekul. Zde je molekulová hmotnost dominantním faktorem ve fyzikálních vlastnostech těchto molekul.

Jak je identifikovat?

- Možná jednou z nejlepších metod k identifikaci nepolární molekuly je její rozpustnost v různých polárních rozpouštědlech, která v nich obecně nejsou příliš rozpustná.

- Obecně jsou nepolární molekuly v přírodě plynné. Mohou také tvořit nemísitelné kapaliny s vodou.

-Polární pevné látky se vyznačují měkkostí.

- Rozptylové síly, které je drží pohromadě, jsou obecně slabé. Z tohoto důvodu bývají jejich teploty tání nebo teploty varu nižší než u sloučenin polární povahy.

-Polární molekuly, zejména v kapalné formě, jsou špatnými vodiči elektřiny, protože jim chybí elektrický náboj.

Příklady

vzácné plyny

Ačkoli to nejsou molekuly, vzácné plyny jsou považovány za nepolární. Pokud se předpokládá, že dva z jeho atomů, He-He, interagují po krátkou dobu, lze uvedenou interakci považovat (polovinu) za molekulu; molekula, která by byla v přírodě nepolární.

Diatomické molekuly

Diatomic molekuly, jako je například H ₂, Br ₂, I ₂, Cl ₂, O ₂ a F ₂, jsou nepolární. Ty mají obecný vzorce A ₂, AA.

Uhlovodíky

Co kdyby A byla skupina atomů? Bylo by to před jinými nepolárními sloučeninami; je například ethan, CH ₃ -CH ₃, jejíž uhlíkový skelet je lineární, CC.

Metan, CH ₄, a ethan, C ₂ H ₆, jsou nepolární molekuly. Uhlík má elektronegativitu 2,55; zatímco elektronová aktivita vodíku je 2,2. Proto existuje dipólový vektor s nízkou intenzitou, orientovaný od vodíku k uhlíku.

Ale kvůli geometrické symetrii molekul metanu a etanu je součet dipólových vektorů nebo dipólových momentů v jejich molekulách nulový, takže na molekulách není žádný čistý náboj.

Obecně se totéž stane se všemi uhlovodíky a dokonce i když jsou v nich nenasycené vazby (dvojné a trojné vazby), považují se za nepolární sloučeniny nebo sloučeniny s nízkou polaritou. Cyklické uhlovodíky jsou také nepolární molekuly, jako je cyklohexan nebo cyklobutan.

Ostatní

Molekuly oxidu uhličitého (CO ₂) a sirouhlík (CS ₂) jsou nepolární molekuly, a to jak s lineárním geometrií.

V sirouhlíku je elektronová aktivita uhlíku 2,55, zatímco elektronová aktivita síry je 2,58; takže oba prvky mají prakticky stejnou elektronegativitu. Neexistuje žádná generace dipólového vektoru, a proto je čistý náboj nulový.

Stejně tak jsou tyto molekuly CCl ₄ a AlBr ₃, a to jak nepolární:

Molekuly CCl4 a AlBr3. Zdroj: Gabriel Bolívar.

U bromidu hlinitého se AlBr ₃ děje stejně jako u BF ₃ na začátku článku. Mezitím, tetrachlormethanu, tetrachlormethanu ₄, geometrie je čtyřboká a symetrické, protože všechny CCL vazby jsou stejné.

Podobně, molekuly s obecného vzorce CX ₄ (CF ₄, CI ₄ a cbr ₄), jsou také nepolární.

A konečně, nepolární molekuly mít dokonce octahedral geometrie, jako je tomu v případě fluoridu sírového, SF ₆. Ve skutečnosti může mít jakoukoli geometrii nebo strukturu, pokud je symetrická a její elektronická distribuce je homogenní.

Reference

1. Carey FA (2008). Organická chemie. Karboxylové kyseliny. (Šesté vydání). Mc Graw Hill.
2. Cedrón J., Landa V., Robles J. (2011). Molekulární polarita. Obnoveno z: corinto.pucp.edu.pe
3. Tutor View. (2018). Nepolární molekula. Obnoveno z: chemistry.tutorvista.com
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (28. ledna 2019). Příklady polárních a nepolárních molekul. Obnoveno z: thinkco.com
5. Kurtus R. (19. září 2016). Polární a nepolární molekuly. Škola mistrů. Obnoveno z: school-for-champions.com
6. Ganong W. (2004). Lékařská fyziologie. Vydat 19 ^tis. Redakční The Modern Manual.