Pomocou molekulových dipólov / polarity H_2O, NH_3 a CH_4, ako vysvetlíte prečo sa CH_4 nemieša s H_2O?

odpoveď:

V skratke: # "CH" _4 # je nepolárny roztok, zatiaľ čo voda je polárne rozpúšťadlo.

vysvetlenie:

Zvážte počet elektrónových domén, teda molekulovú geometriu pre každý z týchto troch druhov.

Centrálne atómy v troch molekulách (# "O" #, # "N" #a # "C" # všetky, ktoré ležia v prvých troch periódach periodickej tabuľky) tvoria oktety ôsmich valenčných elektrónov. To by bola kombinácia celkom štyroch kovalentných väzieb a osamelých párov - každý centrálny atóm má teda štyri elektrónové domény. Konkrétna molekulová geometria by teda závisela od počtu párov väzieb na centrálny atóm.

• Každý atóm kyslíka tvorí dve kovalentné väzby, jeden s každým vodíkom. Preto s dvoma pármi párovania zo štyroch elektrónových domén majú molekuly vody spoločnú charakteristiku asymetrický molekulárna geometria v tvare V / V.

• Každý atóm dusíka má päť valenčných elektrónov a tvorí tri # "N" - "H" # dlhopisy v # "NH" _3 # molekula. Atóm dusíka v # "NH" _3 # má tri väzbové páry zo svojich štyroch elektrónových domén a podobne má a asymetrický pyramídová geometria.

• Každý atóm uhlíka v # "CH" _4 # tvoria štyri # "C" - "H" # jednotlivé dlhopisy. Bez prítomnosti osamelých párov sa náboje v molekule rovnomerne rozložili a dávali # "CH" _4 # symetrický geometrie.

S jedinou prítomnosťou jediného typu kovalentnej väzby sa predpokladá, že sily dipólu sú identické v každej z molekúl. Dipoly sa sčítajú vektorovo v každej častici; v dôsledku symetrického usporiadania sa rušia # "CH" _4 # molekuly metánu, čo znamená, že tieto molekuly nesú žiadny čistý dipól a sú nepolárne.

Pravidlo "ako rozpúšťa ako" naznačuje, že nepolárne rozpúšťadlá majú tendenciu mať vysokú rozpustnosť v nepolárnych rozpúšťadlách, ale nie v polárnych rozpúšťadlách, a naopak pre polárne rozpúšťadlá. Ako už bolo vysvetlené, predmetná solute, # "CH" _4 #je nepolárna látka, zatiaľ čo rozpúšťadlo # "H" _2 "O" # je vysoko polárny. V dôsledku toho je rozumné, že # "CH" _4 # sotva sa rozpustí # "H" _2 "O" #.