Używając dipoli molekularnych / polarności H_2O, NH_3 i CH_4, w jaki sposób wyjaśniasz, dlaczego CH_4 nie miesza się z H_2O?

Odpowiedź:

W skrócie: # „CH” _4 # jest niepolarną substancją rozpuszczoną, podczas gdy woda polarna rozpuszczalnikiem.

Wyjaśnienie:

Rozważ liczbę domen elektronów, stąd geometrię molekularną każdego z trzech gatunków.

Centralne atomy w trzech cząsteczkach (# "O" #, # „N” #, i #"DO"# odpowiednio, z których wszystkie leżą w pierwszych trzech okresach układu okresowego) tworzą oktety o ośmiu elektronach walencyjnych. Byłoby to kombinacją całkowicie czterech wiązań kowalencyjnych i par samotnych - stąd każdy z atomów centralnych ma cztery domeny elektronowe. Szczególna geometria molekularna zależałaby zatem od liczby par wiązań na centralny atom.

• Każdy atom tlenu tworzy dwa wiązania kowalencyjne, jedno z każdym wodorem. Dlatego też, z dwiema parami wiązań z czterech domen elektronów, cząsteczki wody mają wspólną cechę asymetryczny geometria molekularna wygięta / w kształcie litery V.

• Każdy atom azotu ma pięć elektronów walencyjnych i tworzy trzy # „N” - „H” # obligacje w # „NH” _3 # cząsteczka. Zatem atom azotu w atomie # „NH” _3 # cząsteczka ma trzy pary wiążące ze swoich czterech domen elektronowych i podobnie ma asymetryczny geometria piramidalna.

• Każdy atom węgla w # „CH” _4 # formy cztery # „C” - „H” # pojedyncze wiązania. Bez obecnych samotnych par ładunki w cząsteczce rozkładają się równomiernie, dając # „CH” _4 # za symetryczny geometria.

Przy obecnym tylko jednym typie wiązania kowalencyjnego, siły dipolowe powinny być identyczne w każdej z cząsteczek. Dipole sumują się wektorowo w każdej cząstce; dzięki symetrycznemu układowi anulują # „CH” _4 # cząsteczki metanu, co oznacza, że cząsteczki te nie mają dipola sieciowego i są niepolarne.

Zasada „jak rozpuszcza się” sugeruje, że substancje niepolarne mają wysoką rozpuszczalność w niepolarnych rozpuszczalnikach, ale nie w rozpuszczalnikach polarnych i odwrotnie dla polarnych substancji rozpuszczonych. Jak wyjaśniono wcześniej, przedmiotowa substancja tutaj # „CH” _4 #, jest substancją niepolarną, podczas gdy rozpuszczalnik # "H" _2 "O" # jest wysoce polarny. W rezultacie jest to rozsądne # „CH” _4 # ledwie się rozpuszcza # "H" _2 "O" #.