Ved hjelp av molekyldipolene / polariteten til H_2O, NH_3 og CH_4, hvordan forklarer du hvorfor CH_4 ikke blandes med H_2O?

Ved hjelp av molekyldipolene / polariteten til H_2O, NH_3 og CH_4, hvordan forklarer du hvorfor CH_4 ikke blandes med H_2O?
Anonim

Svar:

Kort oppsummert: # "CH" _4 # er ikke-polært løsemiddel mens vann polar er et løsningsmiddel.

Forklaring:

Vurder antall elektrondomener derav molekylær geometri for hver av de tre artene.

Sentrale atomer i de tre molekylene (# "O" #, # "N" #, og # "C" # henholdsvis, som alle ligger i de tre første periodene i det periodiske tabellen) danner oktetter med åtte valenselektroner. Det ville være en kombinasjon av totalt fire kovalente bindinger og lone par - derfor har hver av de sentrale atomer fire elektrondomener. Den spesielle molekylære geometrien vil derfor avhenge av antall bindingspar per sentralt atom.

  • Hvert oksygenatom danner to kovalente bindinger, ett med hver hydrogen. Derfor, med to bindingspar av fire elektrondomener, deler vannmolekyler en karakteristikk asymmetrisk bøyd / V-formet molekylær geometri.

  • Hvert nitrogenatom har fem valenselektroner og danner tre # "N" - "H" # obligasjoner i en # "NH" _3 # molekyl. Derfor er nitrogenatomet i en # "NH" _3 # molekylet har tre bindingspar ut av sine fire elektrondomener og har likevel a asymmetrisk pyramidal geometri.

  • Hvert karbonatom i # "CH" _4 # danner fire # "C" - "H" # enkeltobligasjoner. Med ingen ensomme par tilstede, spredes kostnader i molekylet jevnt og gir # "CH" _4 # en symmetrisk geometri.

Med bare en enkelt type kovalent binding tilstede, skal dipolstyrker være identiske i hvert av molekylene. Dipoles legger opp vektorisk i hver partikkel; På grunn av det symmetriske oppsettet kansellerer de ut # "CH" _4 # metanmolekyler, noe som betyr at disse molekylene ikke har noe dipol og er ikke-polare.

Regelen "som oppløses som" antyder at ikke-polare løsemidler har en tendens til å ha høy oppløselighet i ikke-polare løsningsmidler, men ikke polare løsningsmidler, og omvendt for polare løsemidler. Som tidligere forklart, er det oppløste løsningsmidlet her, # "CH" _4 #, er et ikke-polært stoff - mens løsningsmidlet # "H" _2 "O" # er svært polar. Som et resultat er det rimelig at # "CH" _4 # knapt løses opp # "H" _2 "O" #.