Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

9.17: Полярні молекули

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    19134

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Діаграма ультрахолодних полярних молекул
    Малюнок\(\PageIndex{1}\) (Кредит: люб'язно G. Kuebler/JILA і NIST; Джерело: Галерея зображень Patapsco (відкривається в новому вікні) [patapsco.nist.gov]; Ліцензія: Громадське надбання)

    Наскільки холодні ультрахолодні полярні молекули?

    Ультрахолодні полярні молекули були створені вченими-дослідниками. Ці «молекули» складаються з\(\ce{K}\) атомів\(\ce{Rb}\) і збуджених лазерами, утворюючи тип\(\ce{Rb-K}\) сполуки, де\(\ce{Rb}\) має позитивний заряд,\(\ce{K}\) а негативний заряд. Матеріал утворюється при температурах, вкрай близьких до абсолютного нуля. Дослідники вважають, що ці методи допоможуть їм зробити нові реакції та нові матеріали.

    Полярні молекули

    Полярна молекула - це молекула, в якій один кінець молекули трохи позитивний, а інший - трохи негативний. Двоатомна молекула, яка складається з полярного ковалентного зв'язку, наприклад\(\ce{HF}\), є полярною молекулою. Дві електрично заряджені області на обох кінцях молекули називаються полюсами, подібними до магніту, що має північний і південний полюси. Молекула з двома полюсами називається диполем (див. Малюнок нижче). Фтористий водень - диполь.

    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Диполь - це будь-яка молекула з позитивним кінцем і негативним кінцем, що виникає в результаті нерівномірного розподілу електронної щільності по всій молекулі. (Кредит: Крістофер Auyeung; Джерело: CK-12 Foundation; Ліцензія: CC BY-NC 3.0 (відкривається в новому вікні))

    Полярні молекули орієнтуються при наявності електричного поля з позитивними кінцями молекули, притягуються до негативної пластини, в той час як негативні кінці молекул притягуються до позитивної пластині (див. Малюнок нижче).

    Малюнок\(\PageIndex{3}\): Полярні молекули орієнтовані випадковим чином за відсутності прикладеного електричного поля (зверху). В електричному полі молекули орієнтуються через тяжіння протилежних зарядів (нижніх). (Кредит: Захарі Вілсон; Джерело: CK-12 Foundation; Ліцензія: CC BY-NC 3.0 (відкривається в новому вікні))

    Для молекул, що мають більше двох атомів, молекулярна геометрія також повинна враховуватися при визначенні, чи є молекула полярною або неполярною. На малюнку нижче показано порівняння між вуглекислим газом і водою. Вуглекислий газ\(\left( \ce{CO_2} \right)\) - лінійна молекула. Атоми кисню більш електронегативні, ніж атом вуглецю, тому є два окремих диполя, що спрямовані назовні від\(\ce{C}\) атома до кожного\(\ce{O}\) атома. Однак, оскільки диполі однакової міцності і орієнтовані таким чином, вони скасовують, а загальна молекулярна полярність\(\ce{CO_2}\) дорівнює нулю.

    Вода - це зігнута молекула через двох одиноких пар на центральному атомі кисню. Окремі диполі вказують від\(\ce{H}\) атомів до\(\ce{O}\) атома. Через форму диполі не скасовують один одного, а молекула води полярна. На малюнку нижче чистий диполь показаний синім кольором і вказує вгору.

    Малюнок\(\PageIndex{4}\): Молекулярна геометрія молекули впливає на її полярність. (Кредит: Joy Sheng; Джерело: CK-12 Foundation; Ліцензія: CC BY-NC 3.0 (відкривається в новому вікні))

    Деякі інші молекули показані на малюнку нижче. Зверніть увагу, що чотиригранна молекула,\(\ce{CH_4}\) така як неполярна. Однак якщо один з периферійних\(\ce{H}\) атомів замінити іншим атомом, який має різну електронегативність, молекула стає полярною. Тригональна планарна молекула\(\left( \ce{BF_3} \right)\) може бути неполярною, якщо всі три периферичних атома однакові, але тригональна пірамідна молекула\(\left( \ce{NH_3} \right)\) полярна.

    Рисунок\(\PageIndex{5}\): Деякі приклади полярних і неполярних молекул на основі молекулярної геометрії. (Кредит: Joy Sheng; Джерело: CK-12 Foundation; Ліцензія: CC BY-NC 3.0 (відкривається в новому вікні))
    Симулятори

     

    Чому вода утворює краплі? Як мило чистить наш одяг? Підказка: обидві дії мають відношення до полярності. Спробуйте ці симуляції, щоб дізнатися більше:

    Як видаляються плями з одягу?

    Чому рідини утворюють краплі?

    Резюме

    • Полярні молекули виникають внаслідок відмінностей в електронегативності атомів в молекулі.
    • Диполі, які знаходяться прямо навпроти одного, скасовують один одного.

    Рецензія

    1. Чому полярну молекулу називають диполем?
    2. Молекулярна геометрія NH 3 тригональна пірамідальна. А як щодо молекулярної геометрії NH 3 робить його полярною молекулою?
    3. Що відбувається з полярними молекулами при застосуванні електричного поля?