باستخدام ثنائي القطب / الجزيئية لـ H_2O و NH_3 و CH_4 ، كيف تفسر لماذا لا تختلط CH_4 مع H_2O؟

إجابة:

بالمختصر: # "CH" _4 # مذيب غير قطبي بينما القطب المائي مذيب.

تفسير:

النظر في عدد من المجالات الإلكترون وبالتالي الهندسة الجزيئية لكل من الأنواع الثلاثة.

الذرات المركزية في الجزيئات الثلاثة (# "O" #, # "N" #و # "C" # على التوالي ، وكلها تقع في الفترات الثلاثة الأولى من الجدول الدوري) تشكل ثماني ثمان إلكترونات التكافؤ. قد يكون ذلك مزيج ا من أربع روابط تساهمية تمام ا وأزواج وحيدة ، وبالتالي لكل من الذرات المركزية أربعة مجالات إلكترونية. بناء على ذلك ، تعتمد الهندسة الجزيئية المعينة على عدد أزواج الترابط لكل ذرة مركزية.

• تشكل كل ذرة أكسجين رابطتين تساهميتين ، واحدة لكل هيدروجين. لذلك مع وجود اثنين من أزواج الترابط من أربعة مجالات إلكترونية ، تشترك جزيئات الماء في خصائص لا متماثل الهندسة الجزيئية عازمة على شكل V.

• كل ذرة نيتروجين بها خمسة إلكترونات التكافؤ وتشكيل ثلاثة # "N" - "H" # السندات في # "NH" _3 # مركب. لذلك ذرة النيتروجين في # "NH" _3 # جزيء لديه ثلاثة أزواج الرابطة من مجالات الإلكترون الأربعة لها وبالمثل ، لديها لا متماثل هندسة هرمية.

• كل ذرة كربون # "CH" _4 # أشكال أربعة # "C" - "H" # سندات واحدة. مع عدم وجود أزواج وحيدة ، تنتشر الشحنات في الجزيء بشكل متساو # "CH" _4 # ا متماثل الهندسة.

بوجود نوع واحد فقط من الروابط التساهمية ، من المفترض أن تكون نقاط القوة ثنائية القطب متطابقة في كل من الجزيئات. ثنائيات الاقطاب تضيف ناقلات في كل جسيم. بسبب التصميم المتماثل ، فإنهم يلغون # "CH" _4 # جزيئات الميثان ، وهذا يعني أن هذه الجزيئات لا تحمل أي ثنائي القطب صافي وغير قطبية.

تشير القاعدة "مثل الذائب مثل" إلى أن المواد المذابة غير القطبية تميل إلى أن تكون ذات قابلية ذوبان عالية في المذيبات غير القطبية ولكن ليس المذيبات القطبية ، والعكس بالعكس للمذاب القطبية. كما هو موضح سابقا ، المذاب في السؤال هنا ، # "CH" _4 #، هو مادة غير قطبية ، في حين أن المذيب # "H" _2 "O" # هو القطبية للغاية. نتيجة لذلك ، فمن المعقول أن # "CH" _4 # بالكاد يذوب في # "H" _2 "O" #.