無極性分子は、その構造中に存在すること、それらの電子の対称分布です。これは、それらの原子の電気陰性度の差が小さい場合、または電気陰性の原子またはグループが分子へのそれらの影響をベクトル的に相殺する場合に可能です。
「無極性」が絶対的であるとは限らない。このため、極性の低い分子は非極性と見なされることがあります。つまり、0に近い双極子モーメントµを持っています。ここで、相対のフィールドに入ります。分子または化合物が非極性であると見なされるためには、µがどれだけ低くなければならないのですか?
BF3の無極性分子。出典:Commons WikimediaによるBenjah-bmm27。
この問題に適切に対処するために、三フッ化ホウ素分子BF 3(上の画像)があります。
フッ素原子はホウ素原子よりも電気陰性度がはるかに高いため、BF結合は極性を持ちます。ただし、BF 3分子は対称(三角面)であり、3つのBFモーメントのベクトルキャンセルを伴います。
したがって、極性結合が存在していても、無極性分子も生成されます。生成された極性は、前のものと同じ大きさであるが反対方向に向けられた別の極性リンクの存在によってバランスをとることができます。BF 3で発生します。
無極性分子の特徴
対称
極性結合の効果が互いに打ち消し合うためには、分子が特定の幾何学的構造を持っている必要があります。たとえば、一見して最も理解しやすい線形です。
これは、2つの極性結合(O = C = O)を持つ二酸化炭素(CO 2)の場合です。これは、180°の角度で、C = O結合の2つの双極子モーメントが、一方が一方に向けられ、もう一方が他方に向けられるとキャンセルされるためです。
したがって、鳥瞰図から分子の「無極性」を評価するときに考慮に入れる最初の特性の1つは、分子がいかに対称的であるかを観察することです。
CO 2の代わりに、硫化カルボニルと呼ばれる分子COS(O = C = S)があるとします。
硫黄の電気陰性度は酸素の電気陰性度よりも低いため、現在は無極性分子ではありません。したがって、双極子モーメントC = SはC = Oのそれとは異なります。その結果、COSは極性分子です(極性が別の問題です)。
以下の画像は、説明したばかりのすべてをグラフィカルに要約しています。
CO2およびCOS分子の双極子モーメント。出典:ガブリエルボリバル
C = S結合の双極子モーメントは、COS分子のC = O結合の双極子モーメントよりも小さいことに注意してください。
電気陰性
ポーリングスケールの電気陰性度は、0.65(フランシウムの場合)と4.0(フッ素の場合)の間の値です。一般に、ハロゲンは電気陰性度が高い。
共有結合を形成する元素の電気陰性度の差が0.4以下の場合、無極性または無極性であるといいます。ただし、本当に無極性である唯一の分子は、同一の原子(水素、HHなど)間の結合によって形成されるものです。
分子間力
物質が水に溶解するためには、分子と静電的に相互作用する必要があります。無極性分子が実行できない相互作用。
無極性分子では、それらの電荷は分子の一端に限定されず、対称的に(または均一に)分布します。したがって、双極子間力を介して相互作用することはできません。
その代わり、無極性分子はロンドンの散乱力を介して互いに相互作用します。これらは、隣接する分子の原子の電子雲を分極させる瞬間的な双極子です。ここで、分子量はこれらの分子の物理的性質の主要な要素です。
それらを識別する方法は?
-おそらく、無極性分子を特定するための最良の方法の1つは、さまざまな極性溶媒への溶解度であり、一般にそれらにはあまり溶解しません。
-一般的に、無極性分子は本質的に気体です。また、水と混ざらない液体を形成することもできます。
-無極性固体は、柔らかさが特徴です。
-それらを一緒に保持する分散の力は一般に弱いです。このため、それらの融点または沸点は、極性の性質を持つ化合物の融点または沸点よりも低くなる傾向があります。
-無極性分子は、特に液体の形では、正味の電荷がないため、電気の伝導体としては不十分です。
例
希ガス
希ガスは分子ではありませんが、無極性と見なされます。その原子の2つであるHe-Heが短時間相互作用すると仮定すると、この相互作用は分子の(半分)と見なすことができます。本来無極性である分子。
二原子分子
H 2、Br 2、I 2、Cl 2、O 2、F 2などの二原子分子は無極性です。これらは一般式A 2、AAを持っています。
炭化水素
Aが原子のグループである場合はどうなりますか?それは他の無極性化合物の前になるでしょう。たとえば、エタン、CH 3 -CH 3、その炭素骨格は直鎖、CC。
メタン、CH 4、およびエタン、C 2 H 6は無極性分子です。炭素の電気陰性度は2.55です。一方、水素の電気陰性度は2.2です。したがって、水素から炭素に向かう低強度双極子ベクトルがあります。
しかし、メタン分子とエタン分子の幾何学的対称性により、分子の双極子ベクトルまたは双極子モーメントの合計はゼロになるため、分子には正味の電荷はありません。
一般に、同じことがすべての炭化水素で起こり、それらに不飽和(二重結合および三重結合)がある場合でも、それらは非極性または低極性化合物と見なされます。また、環状炭化水素は、シクロヘキサンやシクロブタンなどの無極性分子です。
その他
二酸化炭素(CO 2)と二硫化炭素(CS 2)の分子は無極性分子で、どちらも線形の形状をしています。
二硫化炭素では、炭素の電気陰性度は2.55ですが、硫黄の電気陰性度は2.58です。したがって、両方の要素の電気陰性度は実質的に同じです。双極子ベクトルの生成がないため、正味の電荷はゼロです。
同様に、次の分子CCl 4とAlBr 3があり、どちらも無極性です。
CCl4およびAlBr3分子。出典:ガブリエルボリバル
三臭化アルミニウムでは、記事の冒頭でAlBr 3はBF 3と同じように発生します。一方、四塩化炭素CCl 4の場合、すべてのC-Cl結合が同じであるため、形状は四面体で対称です。
同様に、一般式CX 4(CF 4、CI 4およびCBr 4)を有する分子も非極性です。
そして最後に、無極性分子は、六フッ化硫黄、SF 6の場合のように、八面体の形状を持つことさえできます。実際、それが対称的であり、その電子分布が均一である限り、任意の形状または構造をとることができます。
参考文献
- キャリーFA(2008)。有機化学。カルボン酸。(第6版)。Mc Graw Hill。
- CedrónJ.、Landa V.、Robles J.(2011)。分子極性。回復:corinto.pucp.edu.pe
- 家庭教師ビュー。(2018)。非極性分子。回収元:chemistry.tutorvista.com
- ヘルメンスティン、アンマリー、Ph.D。(2019年1月28日)。極性および非極性分子の例。から回復:thoughtco.com
- Kurtus R.(2016年9月19日)。極性および非極性分子。チャンピオンズスクール。回収元:school-for-champions.com
- Ganong W.(2004)。医学生理学。19発行番目を。現代マニュアルの編集。