Pomocí molekulárních dipólů / polarity H_2O, NH_3 a CH_4, jak vysvětlíte, proč se CH_4 nemíchá s H_2O?

Odpovědět:

Ve zkratce: # "CH" _4 # je nepolární solut, zatímco voda polární rozpouštědlo.

Vysvětlení:

Zvažte počet elektronových domén, tedy molekulární geometrii pro každý ze tří druhů.

Centrální atomy ve třech molekulách (#"Ó"#, # "N" #, a #"C"# všechny, které leží v prvních třech periodách periodické tabulky) tvoří oktety osmi valenčních elektronů. To by byla kombinace celkem čtyř kovalentních vazeb a osamocených párů - každý centrální atom má tedy čtyři elektronové domény. Konkrétní molekulární geometrie by tedy závisela na počtu vazebných párů na centrální atom.

• Každý atom kyslíku tvoří dvě kovalentní vazby, jeden s každým vodíkem. Proto se dvěma páry vazeb ze čtyř elektronových domén mají molekuly vody společnou charakteristiku asymetrické ohnutá / V-tvarovaná molekulární geometrie.

• Každý atom dusíku má pět valenčních elektronů a tvoří tři # "N" - "H" # dluhopisy v # "NH" _3 # molekula. Atom dusíku v # "NH" _3 # má tři vazebné páry ze svých čtyř elektronových domén a podobně má a asymetrické pyramidální geometrie.

• Každý atom uhlíku v # "CH" _4 # tvoří čtyři # "C" - "H" # jednotlivé dluhopisy. Bez přítomnosti osamocených párů se náboje v molekule rozložily rovnoměrně a dávaly # "CH" _4 # A symetrický geometrie.

S pouze jedním typem kovalentní vazby se předpokládá, že síly dipólu jsou identické v každé z molekul. Dipoly se sčítají vektorově v každé částici; vzhledem k symetrickému uspořádání se ruší # "CH" _4 # molekul metanu, což znamená, že tyto molekuly nesou žádný čistý dipól a jsou nepolární.

Pravidlo "jako rozpouští jako" naznačuje, že nepolární soluty mají tendenci mít vysokou rozpustnost v nepolárních rozpouštědlech, ale ne polárních rozpouštědlech, a naopak pro polární rozpuštěné látky. Jak již bylo vysvětleno, sporná otázka, # "CH" _4 #je nepolární látka, zatímco rozpouštědlo # "H" _2 "O" # je vysoce polární. V důsledku toho je rozumné, že # "CH" _4 # sotva se rozpouští # "H" _2 "O" #.