Apolære molekyler: egenskaper, hvordan å identifisere dem og eksempler

De apolære molekylene er de som presenterer i sin struktur en symmetrisk fordeling av deres elektroner. Dette er mulig hvis forskjellen i elektronegativitet av dets atomer er liten, eller om de elektronegative atomer eller grupper avbryter sine effekter i molekylet.

Ikke alltid "apolaritet" er absolutt. Av denne grunn blir polarpolaritetsmolekylene noen ganger ansett som apolære; det vil si at den har et dipolært øyeblikk μ nær 0. Her kommer man inn i terrenget til den relative: hvor lav må μ være for et molekyl eller en forbindelse som skal betraktes som apolar?

For bedre å løse problemet har vi bortrifluoridmolekylet, BF 3 (toppbilde).

Fluoratomet er mye mer electronegative enn boratomet, og derfor er BF-bindingene polare. BF 3- molekylet er imidlertid symmetrisk (trigonalt plan) og involverer vektor-kanselleringen av de tre BF-øyeblikkene.

Dermed genereres også apolære molekyler, selv med eksistensen av polære bindinger. Den genererte polariteten kan balanseres av eksistensen av en annen polar lenke, av samme størrelsesorden som den forrige, men orientert i motsatt retning; som det skjer i BF 3 .

Kjennetegn ved et apolært molekyl

symmetri

For virkningene av polære bindinger å avbryte hverandre, må molekylet ha en viss geometrisk struktur; for eksempel lineær, det enkleste å forstå ved første blikk.

Dette er tilfelle av karbondioksid (CO 2 ), som har to polære bindinger (O = C = O). Dette skyldes det faktum at de to dipolære øyeblikkene til C = O-bindingene avbryter hverandre når de er orientert til den ene siden, og den andre til den andre, i en vinkel på 180 °.

Derfor er en av de første egenskapene som skal tas hensyn til når man vurderer "apolaritet" av et molekyl som fugleøye, å observere hvor symmetrisk det er.

Anta at i stedet for CO 2 har vi molekylet COS (O = C = S), kalt karbonylsulfid.

Nå er det ikke lenger et apolært molekyl, siden elektrengegativiteten til svovel er mindre enn for oksygen; og derfor er dipolmomentet C = S forskjellig fra det for C = O. Som et resultat er COS et polært molekyl (hvor polar er mel fra en annen sekk).

Det nedre bildet oppsummerer på en grafisk måte alt som nettopp er beskrevet:

Merk at dipolmomentet for C = S-bindingen er mindre enn det for C = O-bindingen i COS-molekylet.

elektro

Elektronegativiteten i Pauling-skalaen har verdier mellom 0, 65 (for francium) og 4, 0 (for fluor). Generelt har halogener en høy elektronegativitet.

Når forskjellen i elektronegativiteten til elementene som danner en kovalent binding er mindre enn eller lik 0, 4, er det sagt å være apolær eller ikke-polar. Imidlertid er de eneste molekylene som er virkelig apolære de som dannes ved koblinger mellom identiske atomer (som hydrogen, HH).

Intermolekylære krefter

For at stoffet skal oppløses i vann, må det interagere elektrostatisk med molekylene; interaksjoner som apolære molekyler ikke kan utføre.

I apolære molekyler er deres elektriske ladninger ikke begrenset i den ene enden av molekylet, men distribueres symmetrisk (eller homogent). Derfor er det ikke i stand til å interagere gjennom dipol-dipol-krefter.

I motsetning til dette virker apolære molekyler med hverandre gjennom spredningskreftene i London; disse er umiddelbare dipoler som polariserer den elektroniske skyen til atomene i nabostaten molekyler. Her er molekylmassen en fremtredende faktor i de fysiske egenskapene til disse molekylene.

Hvordan identifisere dem?

- Kanskje en av de beste metodene for å identifisere et apolært molekyl er dets oppløselighet i forskjellige polare løsningsmidler, som generelt er lite oppløselige i dem.

- Generelt er apolære molekyler gassformige i naturen. De kan også danne ublandbare væsker med vann.

-Den apolare faste stoffer er karakterisert ved å være myke.

-Dispersjonskreftene som holder dem sammen er generelt svake. På grunn av dette har deres smeltepunkt eller kokepunkt tendens til å være lavere enn de for polar-forbindelser.

- De apolære molekylene, spesielt i flytende form, er dårlige ledere av elektrisitet, siden de mangler nettoladning.

eksempler

Edle gasser

Selv om de ikke er molekyler, anses edle gasser apolare. Forutsatt at for to korte tidsperioder interagerer to av dets atomer, He-He, denne interaksjonen kan betraktes som (halv) som et molekyl; molekyl som ville være apolar i naturen.

Diatomiske molekyler

Diatomiske molekyler, så som H2, Br2, I2, Cl2, 02 og F2, er apolære. Disse har en generell formel A 2, AA.

hydrokarboner

Hva om A var en gruppe atomer? Det ville være før andre apolære forbindelser; for eksempel etan, CH3-CH3, hvis karbonskjelett er lineært, CC.

Metan, CH4 og etan, C2H6, er apolære molekyler. Karbon har en elektronegativitet på 2, 55; mens den elektrengegativitet av hydrogen er 2, 2. Derfor er det en lavintensiv dipolvektor, orientert fra hydrogen til karbon.

Men på grunn av geometriske symmetri av metan og etanmolekyler er summen av dipolvektorene eller dipolmomentene i deres molekyler null, så det er ingen nettladning på molekylene.

Generelt skjer det samme med alle hydrokarboner, og selv når det er innmetninger i dem (dobbelt- og trippelbindinger), betraktes de som apolære eller lavpolaritetsforbindelser. Også er cykliske hydrokarboner apolære molekyler, så som cykloheksan eller cyklobutan.

andre

Kolsyreholdige molekyler (CO 2 ) og karbondisulfid (CS 2 ) er apolære molekyler, begge med en lineær geometri.

I karbondisulfid er elektronegativiteten av karbon 2, 55, mens den elektrengegativitet av svovel er 2, 58; slik at begge elementene har praktisk talt samme elektronegativitet. Det er ingen generasjon av en dipolvektor og derfor er nettobelastningen null.

Vi har også følgende molekyler CCl 4 og AlBr 3, begge apolære:

I aluminiumtribromid oppstår AlBr 3 det samme som ved BF 3, i begynnelsen av artikkelen. I mellomtiden, for karbontetraklorid, CCl4, er geometrien tetrahedral og symmetrisk, siden alle C-Cl-bindinger er like.

På samme måte er molekyler med den generelle formel CX4 (CF4, Cl4 og CBr4) også apolære.

Og endelig, et apolært molekyl kan til og med ha oktaedisk geometri, som det er tilfelle av svovelheksafluorid, SF 6 . Faktisk kan det ha noen geometri eller struktur, så lenge den er symmetrisk og dens elektroniske distribusjon er homogen.