Wie erklären Sie sich anhand der molekularen Dipole / Polarität von H_2O, NH_3 und CH_4, warum sich CH_4 nicht mit H_2O vermischt?

Wie erklären Sie sich anhand der molekularen Dipole / Polarität von H_2O, NH_3 und CH_4, warum sich CH_4 nicht mit H_2O vermischt?
Anonim

Antworten:

Zusamenfassend: # "CH" _4 # ist ein unpolarer gelöster Stoff, während Wasser ein Lösungsmittel ist.

Erläuterung:

Betrachten Sie die Anzahl der Elektronendomänen und damit die Molekülgeometrie für jede der drei Spezies.

Zentralatome in den drei Molekülen (#"O"#, # "N" #, und # "C" # die jeweils in den ersten drei Perioden des Periodensystems liegen) bilden Oktette von acht Valenzelektronen. Das wäre eine Kombination von insgesamt vier kovalenten Bindungen und Einzelpaaren - daher hat jedes Zentralatom vier Elektronendomänen. Die besondere Molekülgeometrie würde daher von der Anzahl der Bindungspaare pro Zentralatom abhängen.

  • Jedes Sauerstoffatom bildet zwei kovalente Bindungen, eine mit jedem Wasserstoff. Daher teilen Wassermoleküle bei zwei Bindungspaaren aus vier Elektronendomänen eine Eigenschaft asymmetrisch gebogene / V-förmige Molekülgeometrie.

  • Jedes Stickstoffatom hat fünf Valenzelektronen und bildet drei # "N" - "H" # Anleihen in einer # "NH" _3 # Molekül. Daher das Stickstoffatom in einem # "NH" _3 # Molekül hat drei Bindungspaare aus seinen vier Elektronendomänen und hat a asymmetrisch Pyramidengeometrie.

  • Jedes Kohlenstoffatom in # "CH" _4 # bildet vier #"CH"# Einzelanleihen. Wenn keine einzelnen Paare vorhanden sind, breiten sich die Ladungen im Molekül gleichmäßig aus # "CH" _4 # ein symmetrisch Geometrie.

Wenn nur ein einziger Typ einer kovalenten Bindung vorliegt, sollen die Dipolstärken in jedem der Moleküle identisch sein. Dipole addieren sich vektoriell in jedem Teilchen; Aufgrund des symmetrischen Layouts heben sie sich in auf # "CH" _4 # Methanmoleküle, was bedeutet, dass diese Moleküle keinen Netto-Dipol tragen und unpolar sind.

Die Regel "Wie löst sich auf" bedeutet, dass unpolare gelöste Stoffe dazu neigen, eine hohe Löslichkeit in unpolaren Lösungsmitteln, nicht aber in polaren Lösungsmitteln, und umgekehrt für polare gelöste Stoffe aufzuweisen. Wie zuvor erläutert, handelt es sich bei dem hier in Rede stehenden # "CH" _4 #ist eine unpolare Substanz, wohingegen das Lösungsmittel # "H" _2 "O" # ist sehr polar. Daher ist es vernünftig, dass # "CH" _4 # kaum auflösen # "H" _2 "O" #.