PHÂN TỬ APOLAR: ĐẶC ĐIỂM, NHẬN DẠNG VÀ VÍ DỤ - HÓA HỌC - 2026

Các phân tử apolar là những phân tử có trong cấu trúc của chúng sự phân bố đối xứng của các electron của chúng. Điều này có thể xảy ra nếu sự chênh lệch độ âm điện của các nguyên tử của chúng nhỏ, hoặc nếu các nguyên tử hoặc nhóm độ âm điện triệt tiêu tác dụng của chúng lên phân tử một cách véc tơ.

Không phải lúc nào "apolarity" cũng là tuyệt đối. Vì lý do này, các phân tử có độ phân cực thấp đôi khi được coi là không phân cực; nghĩa là, nó có momen lưỡng cực µ gần bằng 0. Ở đây chúng ta nhập trường tương đối: µ phải thấp đến mức nào để một phân tử hoặc hợp chất được coi là không phân cực?

Phân tử không phân cực của BF3. Nguồn: Benjah-bmm27 qua Commons Wikimedia.

Để giải quyết vấn đề tốt hơn, có phân tử bo trifluoride, BF ₃ (hình trên cùng).

Nguyên tử flo có độ âm điện lớn hơn nhiều so với nguyên tử bo, và do đó các liên kết BF có cực. Tuy nhiên, phân tử BF ₃ là đối xứng (mặt phẳng tam giác) và kéo theo véc tơ hủy ba mômen BF.

Do đó, các phân tử apolar cũng được tạo ra, ngay cả với sự tồn tại của các liên kết phân cực. Phân cực được tạo ra có thể được cân bằng bởi sự tồn tại của một liên kết phân cực khác, có cùng độ lớn với liên kết trước đó, nhưng được định hướng theo hướng ngược lại; như nó xảy ra trong BF ₃ .

Đặc điểm của phân tử bất cực

Đối diện

Để các liên kết phân cực triệt tiêu lẫn nhau thì phân tử phải có cấu trúc hình học nhất định; ví dụ: tuyến tính, cái nhìn đầu tiên dễ hiểu nhất.

Đây là trường hợp của carbon dioxide (CO ₂ ), có hai liên kết phân cực (O = C = O). Điều này là do thực tế là hai mômen lưỡng cực của liên kết C = O hủy bỏ khi một mômen hướng về một phía và mômen thứ hai hướng về phía bên kia, ở góc 180 °.

Do đó, một trong những đặc điểm đầu tiên cần tính đến khi đánh giá “độ bất thường” của một phân tử từ cái nhìn của chim là quan sát xem nó đối xứng như thế nào.

Giả sử rằng thay vì CO _2, chúng ta có phân tử COS (O = C = S), được gọi là cacbonyl sunfua.

Bây giờ nó không còn là một phân tử bất cực nữa, vì độ âm điện của lưu huỳnh nhỏ hơn độ âm điện của ôxy; và do đó, mômen lưỡng cực C = S khác với mômen của C = O. Kết quả là COS là một phân tử phân cực (phân cực như thế nào là một vấn đề khác).

Hình ảnh dưới đây tóm tắt bằng đồ họa mọi thứ vừa được mô tả:

Mômen lưỡng cực của phân tử CO2 và COS. Nguồn: Gabriel Bolívar.

Lưu ý rằng mômen lưỡng cực của liên kết C = S nhỏ hơn mômen của liên kết C = O trong phân tử COS.

Độ âm điện

Độ âm điện trên thang Pauling có giá trị từ 0,65 (đối với franxi) và 4,0 (đối với flo). Nói chung, các halogen có độ âm điện lớn.

Khi sự khác biệt về độ âm điện của các nguyên tố tạo thành liên kết cộng hóa trị nhỏ hơn hoặc bằng 0,4, nó được cho là không phân cực hoặc không phân cực. Tuy nhiên, các phân tử duy nhất thực sự là bất cực là những phân tử được hình thành bởi liên kết giữa các nguyên tử giống hệt nhau (chẳng hạn như hydro, HH).

Lực lượng giữa các phân tử

Để một chất tan trong nước, chất đó phải tương tác tĩnh điện với các phân tử; tương tác mà các phân tử bất cực không thực hiện được.

Trong phân tử bất cực, điện tích của chúng không giới hạn ở một đầu của phân tử, mà phân bố đối xứng (hoặc đồng nhất). Do đó, nó không thể tương tác thông qua các lực lưỡng cực-lưỡng cực.

Thay vào đó, các phân tử apolar tương tác với nhau thông qua các lực tán xạ của London; Đây là những lưỡng cực tức thời phân cực đám mây điện tử của các nguyên tử của các phân tử lân cận. Ở đây khối lượng phân tử là một yếu tố chủ yếu trong các tính chất vật lý của các phân tử này.

Làm thế nào để xác định chúng?

-Có lẽ một trong những phương pháp tốt nhất để xác định một phân tử không phân cực là khả năng hòa tan của nó trong các dung môi phân cực khác nhau, nói chung là không hòa tan nhiều trong chúng.

-Nói chung, phân tử apolar có bản chất là khí. Chúng cũng có thể tạo thành chất lỏng không hòa tan với nước.

-Chất rắn phân cực có đặc điểm là mềm.

- Lực phân tán giữ chúng lại với nhau nói chung là yếu. Do đó, điểm nóng chảy hoặc điểm sôi của chúng có xu hướng thấp hơn so với các hợp chất có bản chất phân cực.

-Phân tử cực, đặc biệt ở thể lỏng, là chất dẫn điện kém, vì chúng thiếu điện tích.

Ví dụ

khí trơ

Mặc dù chúng không phải là phân tử, khí quý được coi là bất cực. Nếu giả định rằng hai nguyên tử của nó, He-He, tương tác trong một khoảng thời gian ngắn, thì tương tác này có thể được coi (một nửa) là một phân tử; phân tử sẽ là bất cực trong tự nhiên.

Các phân tử diatomic

Các phân tử đioxit, chẳng hạn như H ₂ , Br ₂ , I ₂ , Cl ₂ , O ₂ và F ₂ , là bất cực. Chúng có công thức chung là A ₂ , AA.

Hydrocacbon

Điều gì sẽ xảy ra nếu A là một nhóm nguyên tử? Nó sẽ có trước các hợp chất apolar khác; ví dụ, etan, CH ₃ -CH ₃ , có khung carbon là tuyến tính, CC.

Mêtan, CH ₄ , và etan, C ₂ H ₆ , là các phân tử bất cực. Cacbon có độ âm điện là 2,55; còn độ âm điện của hiđro là 2,2. Do đó, có một vectơ lưỡng cực cường độ thấp, hướng từ hydro về phía cacbon.

Tuy nhiên, do tính đối xứng hình học của phân tử metan và etan, tổng các vectơ lưỡng cực hoặc mômen lưỡng cực trong phân tử của chúng bằng 0, do đó không có điện tích thực trên các phân tử.

Nói chung, điều tương tự cũng xảy ra với tất cả các hydrocacbon, và ngay cả khi có sự không bão hòa trong chúng (liên kết đôi và ba), chúng được coi là hợp chất không phân cực hoặc phân cực thấp. Ngoài ra, các hydrocacbon mạch vòng là các phân tử bất cực, chẳng hạn như xyclohexan hoặc xyclobutan.

Khác

Các phân tử carbon dioxide (CO ₂ ) và carbon disulfide (CS ₂ ) là các phân tử bất cực, cả hai đều có dạng hình học tuyến tính.

Trong cacbon đisunfua, độ âm điện của cacbon là 2,55, còn độ âm điện của lưu huỳnh là 2,58; vì vậy cả hai nguyên tố trên thực tế có độ âm điện như nhau. Không có sự tạo ra véc tơ lưỡng cực và do đó điện tích thuần bằng không.

Tương tự như vậy, có các phân tử sau đây CCl ₄ và AlBr ₃ , cả hai đều không phân cực:

Phân tử CCl4 và AlBr3. Nguồn: Gabriel Bolívar.

Trong nhôm Tribromide, AlBr ₃ xảy ra tương tự như với BF ₃ , ở đầu bài viết. Trong khi đó, đối với cacbon tetraclorua, CCl ₄ , dạng hình học là tứ diện và đối xứng, vì tất cả các liên kết C-Cl đều giống nhau.

Tương tự, các phân tử có công thức chung CX ₄ (CF ₄ , CI ₄ và CBr ₄ ), cũng là không phân cực.

Và cuối cùng, một phân tử apolar thậm chí có thể có dạng hình học bát diện, như trường hợp của sulfur hexafluoride, SF ₆ . Trên thực tế, nó có thể có bất kỳ hình dạng hoặc cấu trúc nào, miễn là nó đối xứng và sự phân bố điện tử của nó là đồng nhất.

Người giới thiệu

1. Carey FA (2008). Hóa học hữu cơ. Các axit cacboxylic. (Tái bản lần thứ sáu). Đồi Mc Graw.
2. Cedrón J., Landa V., Robles J. (2011). Sự phân cực của phân tử. Đã khôi phục từ: corinto.pucp.edu.pe
3. Xem gia sư. (2018). Phân tử không phân cực. Phục hồi từ: chemistry.tutorvista.com
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Ngày 28 tháng 1 năm 2019). Ví dụ về phân tử cực và không cực. Phục hồi từ: thinkco.com
5. Kurtus R. (ngày 19 tháng 9 năm 2016). Phân tử phân cực và không phân cực. Trường học dành cho các nhà vô địch. Được khôi phục từ: school-for-champions.com
6. Ganong W. (2004). Sinh lý y tế. Số ^thứ 19 . Biên tập Sổ tay hiện đại.