Usant els dipols / polaritats moleculars de H_2O, NH_3 i CH_4, com expliqueu per què CH_4 no es barreja amb H_2O?

Resposta:

En resum: # "CH" _4 # és un solut no polar mentre que l'aigua polar és un solvent.

Explicació:

Considerem el nombre de dominis d’electrons d’aquí la geometria molecular de cadascuna de les tres espècies.

Àtoms centrals de les tres molècules (# "O" #, # "N" #, i # "C" # respectivament, que es troba en els tres primers períodes de la taula periòdica) formen octets de vuit electrons de valència. Aquesta seria una combinació de quatre enllaços covalents i de parelles solitàries, per la qual cosa cadascun dels àtoms centrals té quatre dominis electrònics. La geometria molecular particular dependria, per tant, del nombre de parells d’enllaços per àtom central.

• Cada àtom d’oxigen forma dos enllaços covalents, un amb cada hidrogen. Per tant, amb dues parelles d’enllaços de quatre dominis d’electrons, les molècules d’aigua comparteixen una característica asimètric Geometria molecular inclinada / en forma de V.

• Cada àtom de nitrogen té cinc electrons de valència i les seves tres formes # "N" - "H" # bons en un # "NH" _3 # molècula. Per tant l'àtom de nitrogen en un # "NH" _3 # Molècula té tres parells d’adherència dels seus quatre dominis d’electrons i, de la mateixa manera, tenen una asimètric geometria piramidal.

• Cada àtom de carboni en # "CH" _4 # forma quatre # "C" - "H" # enllaços simples. Sense parelles solitàries presents, les càrregues de la molècula s'estenen uniformement, donant-les # "CH" _4 # a simètric geometria.

Amb només un únic tipus d’enllaç covalent present, se suposa que les forces de dipol són idèntiques en cadascuna de les molècules. Els dipols s'afegeixen de forma vectorial a cada partícula; a causa de la disposició simètrica, es cancel·la a # "CH" _4 # molècules de metà, el que significa que aquestes molècules no porten dipol net i no són polars.

La regla "com es dissol com" suggereix que els soluts no polars solen tenir una alta solubilitat en dissolvents no polars, però no en dissolvents polars, i viceversa per a soluts polars. Com s’ha explicat anteriorment, el solut en qüestió aquí, # "CH" _4 #, és una substància no polar-mentre que el dissolvent # "H" _2 "O" # és molt polar. Com a resultat, és raonable que # "CH" _4 # amb prou feines es dissol en # "H" _2 "O" #.