valószínűleg hallottál már arról, hogy a molekuláknak van valami úgynevezett polaritásuk. Például a víz poláris molekula, míg a szén-dioxid nem poláros molekula. Mi a helyzet a kén-dioxiddal, poláris vagy nem poláros? A kén-dioxidot poláris molekulának tekintik.
pontosan mit jelent a gyenge molekula? Továbbá, milyen tulajdonságokkal rendelkezik a kén-dioxid, ami poláris molekulává teszi? Hogy megtudjuk, menjünk át a polaritás definícióján, és nézzük meg, milyen tulajdonságokkal rendelkezik egy kén-dioxid molekula.
hirdetés
mi a polaritás?
amikor a pólusokra gondolsz, az első dolog, amire gondolhatsz, a Föld déli és északi pólusa lehet. Ezek a föld felső és alsó részei. A Földhöz hasonlóan a molekuláknak is lehetnek poláris régiói, de ezek a poláris régiók pozitív és negatív jellegűek. Ezek a molekulák végei, amelyeknek negatív töltése vagy pozitív töltése van, hasonlóan ahhoz, ahogy az akkumulátornak negatív vége és pozitív vége van.
” semmi sem létezik, kivéve az atomokat és az üres teret; minden más vélemény.”- Democritus
mivel a molekulák atomokból állnak, ezek az atomok összekapcsolódnak, hogy olyan szakaszokat hozzanak létre, amelyeknek általános pozitív töltése vagy általános negatív töltése van. Ha egy atomnak külön pozitív és negatív töltésű régiói vannak – ha a molekulán belül mind negatív, mind pozitív régiók vannak–, akkor a molekula poláris. Ha a molekulának nincsenek olyan régiói, amelyek különböznek egymástól, akkor a molekulát nem polárisnak kell tekinteni.
példák poláris és nempoláris molekulákra
egy poláris molekula példájaként vessünk egy pillantást a vízre. A víz az egyik leghíresebb poláris molekula, szerkezete felelős azért, hogy a molekula poláris jellegű legyen. A vízmolekulák egy oxigénatomból állnak, amelynek enyhén negatív töltése van, és két hidrogénatomból, amelyeknek enyhe pozitív töltése van. Ez azt jelenti, hogy a víz poláris molekula.
reklám
a nem poláros molekula példájaként vegye figyelembe az etán – t-amely a C2H6 kémiai képlete. Az egyik oka annak, hogy az etán nem poláros molekula, az, hogy a molekula szimmetrikus szerkezetű. A molekulák szimmetrikus struktúrái segítik a molekulát az elektronegativitás egyenletes eloszlásának fenntartásában, bár ez nem feltétlenül garantálja, hogy egy molekula nem poláros lesz. Az etán esetében azonban alig vagy egyáltalán nincs különbség a szénatomok és a hidrogénatomok közötti Elektronegativitás mennyiségében, és kevés különbség van a két szénatom között található elektronegativitásban.
a legtöbb lúgos elem hasonló szerkezetű, mint a C2H6, ezért jellemzően azt mondják, hogy az alkáli elemek nem polárisak. A kémia olyan koncepcióval rendelkezik, amelyet gyakran úgy foglalnak össze, hogy “mint feloldódik”. Ez azt jelenti, hogy egy molekula nagyobb oldhatósággal rendelkezik, ha hasonló anyagban van. A poláris anyagok könnyebben oldódnak, ha más poláris molekulákkal kombinálják, a nem poláros anyagok pedig könnyebben oldódnak, ha más nem poláros anyagokkal kombinálják őket.
hogyan válnak a molekulák régiói polárisak vagy nem polárisak
a molekulákon belüli elektronok folyamatosan húzódnak körül. Ez azt jelenti, hogy az elektronok egy molekulán belül mindig változó helyzetben vannak, és a molekula polaritását befolyásolja az elektronok eltolódása. Amint az elektronok egyik vagy másik irányba mozognak, a molekula pozitív vagy negatív töltést nyer az elektron régiójában. Ami befolyásolja az elektronok elmozdulását, az a molekulák közötti kötések. Ezek a kémiai kötések elektronokat is tartalmaznak, és polaritásuk is lehet.
Ha a kémiai kötést alkotó atomok különböznek, akkor a két atom közötti kötés poláris jellegű lesz. Ez azért van, mert amikor két különböző Atom kötést hoz létre, az egyes atomok magjai eltérő elektron-befogási képességekkel rendelkeznek, és az elektronok pozíciói a kötésen belül megváltoznak. Ha azonban két azonos típusú atom alkotja a kötést, akkor a kötésen belüli elektronok elmozdulnak, mert az egyes atomok húzásának mennyisége egyenértékű, és az egyes atomok birtokában lévő elektronok ott maradnak, ahol vannak.
“be kell vallanom, hogy féltékeny vagyok az atom kifejezésre; mert bár nagyon könnyű atomokról beszélni, nagyon nehéz világos képet alkotni azok természetéről.”- Michael Faraday
reklám
az atom, amely a nagyobb képessége, hogy húzza elektronok felé maga lesz megnövekedett számú elektronok körülötte, akkor egy kicsit több negatív töltés összességében és a végeredmény egy régió a kötés, amely pozitív és része a kötés, amely negatív, így a kötés poláris jellegű. Ezt úgy is elképzelhetjük, mint olyan elektronokat, amelyek a kötés egyik vagy másik végén konvergáló poláris kötés részét képezik. Akárhogy is, a kötvény egy része valamivel pozitívabb töltéssel rendelkezik, a kötvény egy része pedig kissé negatív töltéssel rendelkezik.
hogyan befolyásolja az Atom szerkezete a polaritását
a szén-dioxid szerkezete. Fotó: Jynto (talk) – saját munkaezt a képet a Discovery Studio Visualizer segítségével hozták létre., CC0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=21004130
bár csábító arra következtetni, hogy minél több negatív atom van egy molekulában, annál valószínűbb, hogy poláris, ez nem mindig így van. Példaként egy negatív kötésű molekulát, amely nem poláros, nézze meg a szén-dioxidot. A szén-dioxidnak egy szénmolekulája és két oxigénmolekulája van, és a molekulát létrehozó kötések így ábrázolhatók:
O = C = O
nemcsak a kötések teljes számát, pozitív vagy negatív jellegét, hanem a molekula szerkezetét is figyelembe kell venni. A szén-dioxid esetében a molekula szimmetrikus jellegű, lineáris szerkezettel rendelkezik. Mindkét oxigénatom ugyanolyan mennyiségű húzást gyakorol a középső szénatomra, olyan helyzetet teremtve, amikor az egyik oxigénatom húzását a másik semmisíti meg, és az atomon belüli elektronok egyáltalán nem mozognak. Így a molekula fenntartja egyensúlyát nem poláros molekulaként.
miért poláris a SO2?
a kén-dioxid gyakran vulkánokból származik. Fotó: doctor-a via, CC0
a kén-dioxid természetesen felszabadul a vulkáni tevékenység által, és a fosszilis tüzelőanyagok elégetése miatt a légkörben is jelen van. A kén-dioxidnak csípős szaga van, gyakran hasonlítják az éppen meggyújtott gyufa illatához. Csakúgy, mint a szén-dioxid példánál, nemcsak a kén-dioxid molekulájában lévő atomtípusokat kell figyelembe venni, hanem a molekula szerkezetét is figyelembe kell venni.
először is fontos tudni, hogy az oxigén-kén kötések kissé polárisak, mivel az oxigén nagyobb elektronegatív potenciállal rendelkezik, mint a kén. Ez azt jelenti, hogy az oxigén jobban húzza a kén-dioxid kovalens kötéseit. Azonban, amint azt korábban tárgyaltuk, a molekula szerkezete is különbséget tesz.
hasonlóan a H-HOZ2O, a kén a molekula közepén található, hajlított kötésekkel, amelyek összekötik a ként az oxigénnel. Ez azt jelenti, hogy a molekulának van egy oldala (felső vagy alsó), amelyen mindkét oxigénatom van, ami enyhén negatív töltést ad, míg a molekulának a kénatommal rendelkező része kissé pozitív töltéssel rendelkezik. Ennek eredményeként az SO2 poláris.
tehát lényegében a kén – dioxid poláris, míg a szén – dioxid nem poláros, mert a szén-dioxidban lévő kötések egyedi mozgása kioltja egymást, a kén-dioxid esetében azonban a molekula szög jellege azt jelenti, hogy egyensúlyhiány van a pólusok között-hogy mind negatív, mind pozitív oldala van -, ezért a molekula poláris.
A molekula polaritásának meghatározásakor figyelembe veendő legfontosabb pontok
a molekula polaritásának meghatározásakor háromlépcsős eljárással elemezheti azt. Az első lépés a molekula Lewis-szerkezetének megrajzolása, míg a második lépés a molekula geometriájának meghatározása, az utolsó lépés pedig a molekula kötéspolaritásainak meghatározása és a kötéspolaritások összegzése.
A Lewis-szerkezet megrajzolása a molekula ábrázolását jelenti egy diagramon keresztül, amely jelzi a molekula vegyértékelektronjainak és kötéseinek számát. Miután ez megtörtént, a molekula geometriája meghatározható a Vegyértékhéj elektronpár repulziós elméletével (VSEPR elmélet), amely kimondja, hogy a molekulák olyan geometriai formációt fogadnak el, amely maximalizálja az elektronok egymástól való távolságát.
” én, az atomok univerzuma, egy atom az univerzumban.”- Richard P. Feynman
végül meg kell határoznunk a kötések erősségét, és össze kell foglalnunk a kötés polaritásait. Például a szén-dioxidban a szén-oxigén kötések az oxigén felé polarizálódnak, ami elektronegatívabb, és mivel mindkét kötés azonos nagyságrendű, összegük nulla, és a molekula nem polárisnak minősül.
a kén-dioxid esetében a molekula ferde, és elektronegativitási különbséggel rendelkezik, mivel a kén vonzása kisebb, mint az oxigéné. Ezért van egy állandó dipólus pillanat. A dipólus momentum a negatív és pozitív töltések egyenetlen eloszlásának eredménye.
