בעזרת הדיפולות / הקוטביות המולקולריות של H_2O, NH_3 ו- CH_4, כיצד אתה מסביר מדוע CH4 אינו מתערבב עם H_2O?

תשובה:

בקצרה: # "CH" _4 # הוא nonolar פולנית בעוד הקוטב מים ממס.

הסבר:

שקול את מספר תחומים אלקטרונים ומכאן הגיאומטריה המולקולרית עבור כל אחד משלושת המינים.

אטומים מרכזיים בשלוש המולקולות (# "O" #, # "N" #, ו # "C" # בהתאמה, כל אשר טמון שלוש תקופות הראשונות של הטבלה המחזורית) טופס אוקטטים של שמונה אלקטרונים ערכיות. זה יהיה שילוב של ארבעה קשרים קוולנטיים לחלוטין זוגות בודדים - ולכן לכל אחד האטומים המרכזיים יש ארבעה תחומים אלקטרונים. הגיאומטריה המולקולרית תהיה, אם כן, תלויה במספר זוגות מליטה לכל אטום מרכזי.

• כל אטום חמצן יוצר שני קשרים קוולנטיים, אחד עם כל מימן. לכן, עם שני זוגות מליטה מתוך ארבעה תחומים אלקטרונים, מולקולות המים חולקות מאפיין א - סימטרי גיאומטריה מולקולארית בצורת V.

• כל אטום חנקן יש חמישה אלקטרונים ערכיות וצורות שלוש # "N" - "H" # אג"ח ב # "NH" _3 # מולקולה. לכן אטום החנקן ב # "NH" _3 # מולקולה יש שלושה זוגות מליטה מתוך ארבעת תחומי האלקטרונים שלה, וכן, יש א - סימטרי גיאומטריה פירמידלית.

• כל אטום פחמן # "CH" _4 # צורות ארבע # "C" - "H" # אג"ח בודדות. בלי זוגות בודדים, ההאשמות במולקולה נפרשות באופן שווה, נותנות # "CH" _4 # א סימטרי גיאומטריה.

עם סוג אחד בלבד של הקשר קוולנטי הנוכחי, חוזק דיפול אמורים להיות זהים בכל אחת המולקולות. Dipoles להוסיף וקטורית בכל חלקיק; בשל הפריסה הסימטרי, הם לבטל את # "CH" _4 # מולקולות מתאן, כלומר, מולקולות אלה אינן נושאות דיפול נטו והן אינן קוטביות.

הכלל "כמו מתמוסס כמו" מציע כי מומס שאינו פולארי נוטה להיות מסיסות גבוהה ממיסים nonppolar אבל לא ממיסים קוטביים, ולהיפך עבור מקוטבים קוטביים. כפי שהוסבר לעיל, המומס המדובר כאן, # "CH" _4 #, הוא חומר לא פולארי - בעוד ממס # "H" _2 "O" # הוא קוטבי מאוד. כתוצאה מכך, סביר כי # "CH" _4 # בקושי להתמוסס # "H" _2 "O" #.