Miksi CHCl3 on polaarimolekyyli?


Paras vastaus

Molekyyli on polaarinen, kun molekyylissä on elektronitiheyden asymmetrinen jakauma, joka johtaa pysyvään sähköiseen dipoliin. Tämä tapahtuu normaalisti, kun polaariset kovalenttiset sidokset ovat epäsymmetrisesti järjestettyjä molekyylin keskiatomin ympärille.

CHCl3: ssa molekyylin muoto on tetraedrinen, mikä tarkoittaa, että H ja kolme Cl-atomia vievät kolmion pisteet pohjainen pyramidi C-keskiatomin ympärillä.

Kaikki nämä sidokset ovat polaarisia (CH vain hyvin vähän).

Kuvitelkaamme siis, että 3 Cl-atomia vievät 3 kärkeä pyramidin pohjassa, kun taas H-atomi vie huipun pyramidin yläosassa.

CH-sidos näyttäisi elektronitiheyden siirtyvän hiukan kohti C-atomia molekyylin keskellä (C on korkeampi elektronegatiivisuus kuin H).

Kolme C-Cl-sidosta näyttäisivät elektronitiheyden siirtyvän pois C-atomista kohti Cl-atomia pyramidin pohjan ympärillä (Cl: llä on suurempi elektronegatiivisuus kuin C: llä).

Tuloksena elektroni-tiheyden nettomuutos tetraedrin (Cl-atomien) pohjaa kohti aiheuttaisi osittaisen varauksen tällä puolella molekyylin ja osittainen + varaus tetraedrin (H-atomin) päällä. Siksi molekyyli on polaarinen.

Vastaus

Tetrakloorimetaani (CCl4) koostuu ei-polaarisista molekyyleistä, jotka ovat vuorovaikutuksessa dispersiovoimien kanssa, kun taas trikloorimetaani (CHCl3) koostuu polaarisista molekyyleistä, jotka ovat vuorovaikutuksessa pysyvän dipolin kautta. -pysyvä dipoli (pd-pd) -vuorovaikutus.

Tähän kysymykseen vastaamiseksi yksinkertaisesti CCl4: llä on korkeampi kiehumispiste kuin CHCl3: lla, koska dispersiovoimat CCl4: ssä ovat suuria tarpeeksi vahvempi kuin pd-pd-vuorovaikutus CHCl3: ssa.

Nyt tiedän, että oppikirjoissa sanotaan aina, että nyrkkisääntönä on, että pd-pd-vuorovaikutukset ovat vahvempia kuin dispersiovoimat. Tästä nyrkkisäännöstä on kuitenkin monia poikkeuksia, ja tämä johtuu monista muista tekijöistä, jotka vaikuttavat molekyylien välisten voimien kokonaisvahvuuteen.

Jotkut tekijät, jotka vaikuttavat molekyylien väliseen kokonaisvoimaan voimat on lueteltu alla:

  • jokaisen molekyylienvälisen vuorovaikutuksen vahvuus (eli mitä oppikirjat sanovat yhdestä vetysidoksesta> yksi pd-pd vuorovaikutus> yksi dispersiovoima)
  • Molekyylien välisten vuorovaikutusten laajuus (Kuvittele molekyylien välisiä vuorovaikutuksia ”sidoksina” molekyylien välillä, kuinka monta tällaista ”sidosta” voi muodostua kahden molekyylin välillä. Tarkastelen tätä alla)
  • Termodynaamiset muutokset, kuten entropia (selitetty yksityiskohtaisesti joissakin muissa vastauksissa)
  • Etc

Vertaamalla CCl4: ää ja CHCl3: a, CCl4: llä on mukavampi / symmetrinen muoto. Siksi voimme odottaa sen pakkauksen olevan pienempi. Tämä tarkoittaisi sitä, että CCl4-näytteessä olisi epäilemättä suurempi kosketuspinta kahden CCl4-molekyylin välillä. Suurempi kosketuspinta-ala mahdollistaisi laajempien molekyylien välisten vuorovaikutusten muodostumisen.

Joten CCl4: ssä, vaikka kunkin molekyylien välisen vuorovaikutuksen vahvuus on heikompi verrattuna CHCl3: een, molekyylien välisen vuorovaikutuksen laajuus CCl4: ssä ylittää huomattavasti CHCl3: n tason niin, että molekyylien välisten vuorovaikutusten kokonaisvahvuus CCl4: ssä on vahvempi kuin CHCl3: ssa.

Tämän selityksen asettamiseksi perspektiiviksi alla on esitetty mielivaltaisia ​​arvoja käyttävä laskelma:

yksi -dispersiovoima = 4 yhden pd-pd-vuorovaikutus = 7 vahvuus [Koska pd-pd-vuorovaikutus on vahvempi kuin dispersiovoima]

Max. ei. molekyylien välisiä ”sidoksia” kahden CCl4-molekyylin välillä = 50 Max. ei. kahden molekyylin välisestä ”sidoksesta” CHCl3 = 25 [Koska CCl4 voidaan pakata kompaktimmin]

Kahden CCl4-molekyylin välisen molekyylien välisten ”sidosten” kokonaisvahvuus = 50×4 = 200 Molekyylien välisten ”sidosten kokonaislujuus” ”Kahden CHCl3 = 25×7 = 175 -molekyylin välissä

Toivottavasti tämä selittää asiat selvästi.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *