Kuinka selität, miksi CH_4 ei sekoita H_2O: n kanssa käyttämällä molekyylien dipoleja / polariteettia H_2O, NH_3 ja CH_4?

Vastaus:

Lyhyesti: # "CH" _4 # on ei-polaarinen liuenne, kun taas vesi polaarinen liuottimella.

Selitys:

Tarkastellaan siis elektronidomeenien lukumäärää siten, että molekyyli geometria on jokaiselle kolmesta lajista.

Kolmen molekyylin keskiatomit (# "O" #, # "N" #, ja # "C" # jotka kaikki ovat jaksollisen taulukon kolmessa ensimmäisessä jaksossa) muodostavat kahdeksan valenssielektronin oktetteja. Tämä olisi yhdistelmä kokonaan neljästä kovalenttisesta sidoksesta ja yksinäisistä pareista, joten jokaisella keskusatomilla on neljä elektronidomeeniä. Erityinen molekyyli- geometria olisi siis riippuvainen sidosparien lukumäärästä keskiatomia kohden.

• Kukin happiatomi muodostaa kaksi kovalenttista sidosta, joista kukin on jokaisen vetyä. Siksi kahdella sidosparilla neljästä elektroni-domeenista on vesimolekyyleillä yhteinen ominaisuus epäsymmetrinen taivutettu / V-muotoinen molekyyli- geometria.

• Kussakin typpiatomissa on viisi valenssielektronia ja muodostaa kolme # "N" - "H" # joukkovelkakirjalainat # "NH" _3 # molekyyli. Siksi typpiatomi on # "NH" _3 # molekyylissä on kolme sidosparia neljästä elektronin domeenistaan ja vastaavasti niillä on a epäsymmetrinen pyramidin geometria.

• Jokainen hiiliatomi on # "CH" _4 # muodostaa neljä # "C" - "H" # yksittäiset joukkovelkakirjat. Koska yksinäisiä paria ei ole, molekyylin lataukset jakautuivat tasaisesti, antamalla # "CH" _4 # symmetrinen geometria.

Vain yhden ainoan kovalenttisen sidoksen tyypin ollessa läsnä dipolivoimakkuuksien oletetaan olevan identtisiä kussakin molekyylissä. Dipolit lisäävät vektorisesti jokaisessa hiukkasessa; symmetrisen asettelun takia ne peruuntuvat # "CH" _4 # metaanimolekyylit, mikä tarkoittaa, että näillä molekyyleillä ei ole nettodipolia ja ne ovat polaarisia.

Sääntö "kuten liukenee kuten" viittaa siihen, että ei-polaarisilla liuenneilla aineilla on taipuvainen liukoisuus ei-polaarisiin liuottimiin, mutta ei polaarisia liuottimia, ja päinvastoin polaaristen liuottimien suhteen. Kuten edellä on selitetty, kyseinen liuenne on täällä, # "CH" _4 #, on ei-polaarinen aine, kun taas liuotin # "H" _2 "O" # on erittäin polaarinen. Tämän seurauksena on järkevää # "CH" _4 # tuskin liukenee # "H" _2 "O" #.