Dlaczego CHCl3 jest cząsteczką polarną?


Najlepsza odpowiedź

Cząsteczka jest polarna, gdy istnieje asymetryczny rozkład gęstości elektronów w cząsteczce, co skutkuje trwałym dipolem elektrycznym. Zwykle ma to miejsce, gdy polarne wiązania kowalencyjne są asymetrycznie rozmieszczone wokół centralnego atomu cząsteczki.

W przypadku CHCl3 kształt cząsteczki jest tetraedryczny, co oznacza, że ​​atomy H i trzy atomy Cl zajmą wierzchołki trójkąta piramida oparta na centralnym atomie C.

Wszystkie te wiązania są polarne (CH tylko bardzo nieznacznie).

Wyobraźmy sobie więc, że 3 atomy Cl zajmują 3 wierzchołki u podstawy piramidy, podczas gdy atom H zajmuje wierzchołek na szczycie piramidy.

Wiązanie CH spowodowałoby lekkie przesunięcie gęstości elektronów w kierunku atomu C w środku cząsteczki (C ma wyższą elektroujemność niż H).

Trzy wiązania C-Cl spowodowałyby przesunięcie gęstości elektronów od atomu C w kierunku atomów Cl wokół podstawy piramidy (Cl ma wyższą elektroujemność niż C).

Rezultatem byłoby netto przesunięcie gęstości elektronów w kierunku podstawy czworościanu (atomy Cl), co skutkowałoby częściowym ładunkiem po tej stronie cząsteczki i częściowy + ładunek na szczycie czworościanu (atom H). Dlatego cząsteczka jest polarna.

Odpowiedź

Tetrachlorometan (CCl4) składa się z niepolarnych cząsteczek oddziałujących za pośrednictwem sił dyspersyjnych, podczas gdy trichlorometan (CHCl3) składa się z polarnych cząsteczek oddziałujących za pośrednictwem trwałego dipola -trwałe interakcje dipolowe (pd-pd).

Aby odpowiedzieć na to pytanie prosto, CCl4 ma wyższą temperaturę wrzenia niż CHCl3, ponieważ siły dyspersji w CCl4 są rozległe wystarczająco silniejszy niż interakcje pd-pd w CHCl3.

Wiem, że podręczniki zawsze mówią, że ogólna zasada jest taka, że ​​interakcje pd-pd są silniejsze niż siły rozpraszania. Istnieje jednak wiele wyjątków od tej praktycznej reguły, a wynika to z różnych innych czynników, które wpływają na ogólną siłę sił międzycząsteczkowych.

Niektóre z czynników, które wpływają na ogólną wytrzymałość międzycząsteczkowych siły są wymienione poniżej:

  • Siła każdej interakcji międzycząsteczkowej (tj. co podręczniki mówią o jednym wiązaniu wodorowym> jedno pd-pd interakcja> jedna siła rozpraszająca)
  • Rozległość oddziaływań międzycząsteczkowych (Wyobraź sobie interakcje międzycząsteczkowe jako „wiązania” między cząsteczkami, ile takich „wiązań” może powstać między dwiema cząsteczkami. Opiszę to poniżej)
  • Zmiany termodynamiczne, takie jak entropia (szczegółowo wyjaśnione w niektórych innych odpowiedziach)
  • Etc

Porównując CCl4 i CHCl3, CCl4 ma ładniejszy / bardziej symetryczny kształt. Dlatego możemy oczekiwać, że jego opakowanie będzie bardziej kompaktowe. Oznaczałoby to, że w próbce CCI4 prawdopodobnie byłoby większe pole powierzchni kontaktu między dwiema cząsteczkami CCI4. Większa powierzchnia kontaktu umożliwiłaby wówczas tworzenie bardziej rozległych oddziaływań międzycząsteczkowych.

Tak więc w CCl4, mimo że siła każdego oddziaływania międzycząsteczkowego jest słabsza w porównaniu z CHCl3, rozległość interakcji międzycząsteczkowej w CCl4 znacznie przewyższa tę w CHCl3, tak że ogólna siła oddziaływań międzycząsteczkowych w CCl4 jest silniejsza niż w CHCl3.

Aby spojrzeć na to wyjaśnienie z odpowiedniej perspektywy, poniżej przedstawiono obliczenia wykorzystujące arbitralne wartości:

Siła jednej siły rozproszenia = 4 Siła jednej pd-pd interakcji = 7 [Ponieważ interakcja pd-pd jest silniejsza niż siła rozpraszania]

Max. Nie. międzycząsteczkowych „wiązań” między dwiema cząsteczkami CCl4 = 50 Max. Nie. międzycząsteczkowych „wiązań” między dwiema cząsteczkami CHCl3 = 25 [Ponieważ CCl4 może być bardziej zwarty]

Całkowita siła „wiązań” międzycząsteczkowych między dwiema cząsteczkami CCl4 = 50×4 = 200 Całkowita siła „wiązań międzycząsteczkowych” ”Pomiędzy dwiema cząsteczkami CHCl3 = 25×7 = 175

Mam nadzieję, że to wyjaśnia wszystko jasno.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *