Folosind dipolii / polaritățile moleculare ale H_2O, NH_3 și CH_4, cum explicați de ce CH_4 nu se amestecă cu H_2O?

Răspuns:

Pe scurt: # "CH" _4 # este un solvent nepolar, în timp ce un solvent polar cu apă.

Explicaţie:

Luați în considerare numărul de domenii de electroni, prin urmare, geometria moleculară pentru fiecare dintre cele trei specii.

Atomii centrali din cele trei molecule (# "O" #, # "N" #, și # "C" # respectiv, toate care se află în primele trei perioade ale tabelului periodic) formează octeți de opt electroni de valență. Aceasta ar fi o combinație între patru legături covalente și perechi individuale - de aici fiecare dintre atomii centrali are patru domenii de electroni. Geometria moleculară particulară ar depinde, prin urmare, de numărul de perechi de legături pe atomul central.

• Fiecare atom de oxigen formează două legături covalente, câte unul cu fiecare hidrogen. Prin urmare, cu două perechi de legături din patru domenii electronice, moleculele de apă prezintă o caracteristică asimetric îndoită / geometrie moleculară în formă de V.

• Fiecare atom de azot are cinci electroni de valență și formează trei # "N" - "H" # obligațiuni într-un an # "NH" # _3 moleculă. Prin urmare, atomul de azot într - o # "NH" # _3 molecula are trei perechi de legături din cele patru domenii ale electronilor și, în mod similar, are a asimetric geometria piramidală.

• Fiecare atom de carbon din # "CH" _4 # formează patru # "C" - "H" # obligațiuni unice. Fără prezența perechilor singure, încărcăturile din moleculă se întind uniform, dând # "CH" _4 # A simetric geometrie.

Cu doar un singur tip de legătura covalentă, forțele dipolului se presupune că sunt identice în fiecare dintre molecule. Dipolii se adaugă vectorial în fiecare particulă; datorită aspectului simetric, ele se anulează în # "CH" _4 # moleculele de metan, ceea ce înseamnă că aceste molecule nu poartă dipol net și sunt nepolare.

Regula "cum se dizolvă ca" sugerează că substanțele dizolvate nepolar tind să aibă o solubilitate mare în solvenți nepolari, dar nu în solvenți polari și viceversa pentru soluții polarizate. După cum sa explicat anterior, soluția în cauză aici, # "CH" _4 #, este o substanță nepolară - în timp ce solventul # "H" _2 "O" # este foarte polar. Ca urmare, este rezonabil ca # "CH" _4 # abia se dizolvă în # "H" _2 "O" #.