Ez a összehasonlítás a poláris és apoláris molekulák közötti különbségeket és hasonlóságokat mutatja be a kémiában, különös tekintettel az elektroneloszlásra, a molekula alakjára, a dipólusmomentumra, az intermolekuláris erőkre, a fizikai tulajdonságokra, valamint tipikus példákra, hogy tisztázza, hogyan befolyásolja a polaritás a kémiai viselkedést.
Kiemelt tartalmak
A poláris molekulák egyenlőtlen elektroneloszlással rendelkeznek, ami részleges töltéseket hoz létre.
Apoláris molekulák kiegyensúlyozott töltéssel rendelkeznek, és nincsenek jól meghatározott pólusaik.
A molekula alakja és szimmetriája határozza meg, hogy a molekula összességében poláris-e.
A polaritás befolyásolja az oldhatóságot, a forráspontot és az intermolekuláris erőket.
Mi az a Poláris molekula?
Az a molekula, amelynek töltéseloszlása egyenlőtlen, és így jól elkülöníthető pozitív és negatív pólusok alakulnak ki.
A molekula olyan részecske, amelyben az elektronok eloszlása egyenlőtlen.
Dipólus: rendelkezik eredő dipólusmomentummal
Szerkezet: Gyakran aszimmetrikus alakú
Erősebb intermolekuláris kölcsönhatások, például dipólus-kölcsönhatások
Tipikus tulajdonságok: Magasabb forráspont és olvadáspont, mint a nem poláris vegyületeknél
Mi az a Apoláris molekula?
Egy molekula kiegyensúlyozott töltéseloszlással, amelynek nincsenek jól elkülönülő pozitív vagy negatív töltésű pólusai.
A molekula egyenletes elektroneloszlással.
Dipólus: Nincs eredő dipólusmomentum
Szerkezet: Gyakran szimmetrikus alakú
Gyenge intermolekuláris kölcsönhatások, mint például a London-féle diszperziós erők
Tipikus tulajdonságok: alacsonyabb forráspont és olvadáspont, mint a poláris vegyületeknek
Összehasonlító táblázat
Funkció
Poláris molekula
Apoláris molekula
Töltéseloszlás
A nem egyenletes elektroneloszlás részleges töltéseket hoz létre
Még a parciális töltéssel nem rendelkező elektronok sem
Dipólusmomentum
Jelenlévő (nem nulla)
Nincs (nulla)
Molekulaalak
Gyakran aszimmetrikus
Gyakran szimmetrikus
Intermolekuláris erők
Erősebb kölcsönhatások
Gyengébb London-féle diszperziós erők
Oldhatósági viselkedés
Poláris oldószerekkel elegyedik
Nem poláris oldószerekkel elegyedik
Tipikus forráspont/olvadáspont
Átlagosan magasabb
Átlagosan alacsonyabb
Példák
Víz, ammónia, etanol
Metán, oxigén, szén-dioxid
Részletes összehasonlítás
Töltéseloszlás és polaritás
A poláris molekulákban az elektronok egyenlőtlenül oszlanak meg az atomok között, ami miatt az egyik régió enyhén pozitív, a másik pedig enyhén negatív töltésű lesz. Ezzel szemben a nem poláris molekulákban az elektronok egyenletesebben oszlanak el, így a molekulában nem alakul ki állandó pozitív vagy negatív pólus.
Molekula geometria
Egy molekula poláris lesz-e, nemcsak a kötésektől, hanem a molekula általános alakjától is függ. Az atomok szimmetrikus elrendeződése kiolthatja az egyes kötések polaritását, így a molekula apoláris lehet, még akkor is, ha poláris kötéseket tartalmaz. Aszimmetrikus alakzatoknál az egyenlőtlen vonzás nem oltja ki egymást, így eredő dipólusmomentum marad.
Intermolekuláris erők
A poláris molekulák erősebb kölcsönhatásokon keresztül lépnek kapcsolatba, mint például a dipólus-dipólus vonzás, és néha hidrogénkötések, amelyek leküzdéséhez több energia szükséges. A nem poláris molekulák főként gyengébb London-féle diszperziós erőkkel lépnek kölcsönhatásba, amelyek az elektroneloszlás átmeneti ingadozásából származnak.
Fizikai tulajdonságok
Mivel a poláris molekulák erősebb vonzást mutatnak, általában több hőenergiára van szükségük a szétválasztásukhoz, ami gyakran magasabb forráspontot és olvadáspontot eredményez a hasonló méretű apoláris molekulákhoz képest. Az apoláris molekulák gyengébb intermolekuláris erőkkel jellemzően alacsonyabb hőmérsékleten mennek át a fázisátalakulásokon.
Oldhatóság és kémiai viselkedés
A poláris molekulák hajlamosak feloldódni és jól kölcsönhatni más poláris anyagokkal a komplementer töltéskölcsönhatások miatt. A nem poláris molekulák inkább nem poláris környezetben oldódnak fel. Ezt az elvet, amelyet gyakran úgy fogalmaznak meg, hogy „hasonló a hasonlóban oldódik”, segít megjósolni, hogyan keverednek és válnak szét az anyagok az oldatokban.
Előnyök és hátrányok
Poláris molekula
Előnyök
+Erősebb kölcsönhatások
+Magas oldhatóság poláris oldószerekben
+Magasabb forráspont/olvadáspont
+Különböző dipólusviselkedés
Tartalom
−Korlátozott oldhatóság apoláris oldószerekben
−Gyakran aszimmetrikus szerkezet
−Bonyolult megjósolni
−Érzékeny a molekuláris geometriára
Apoláris molekula
Előnyök
+Egyszerű szimmetria
+Oldódik apoláris közegben
+Alacsonyabb forráspont/olvadáspont
+Nincs különálló pólus
Tartalom
−Gyenge intermolekuláris erők
−Gyenge oldhatóság poláris oldószerekben
−Alacsonyabb forráspont/olvadáspont
−Kevesebb töltésalapú kölcsönhatás
Gyakori tévhitek
Mítosz
Ha egy molekula poláris kötéseket tartalmaz, akkor feltétlenül poláris kell legyen összességében.
Valóság
Egy molekula lehet poláris kötésekkel, de mégis apoláris, ha alakja szimmetrikus, ami miatt az egyes kötésdipólusok kioltják egymást, így nem alakul ki eredő dipólusmomentum.
Mítosz
Apoláris molekulák soha nem lépnek kölcsönhatásba poláris anyagokkal.
Valóság
Apoláris molekulák bizonyos körülmények között kölcsönhatásba léphetnek poláris anyagokkal, különösen akkor, ha olyan molekulák segítik ezt, amelyek hidat képeznek a kölcsönhatásban, bár általában a legjobban más apoláris anyagokkal keverednek.
Mítosz
Minden szénhidrogén poláris, mivel szénből és hidrogénből áll.
Valóság
A legtöbb egyszerű szénhidrogén apoláris, mivel a szén és a hidrogén elektronegativitása hasonló, ami kiegyensúlyozott elektronmegosztást és jelentős töltésszétválás hiányát eredményezi.
Mítosz
A poláris molekulák mindig oldódnak vízben.
Valóság
Bár sok poláris molekula oldódik vízben, az oldhatóság függ a konkrét szerkezettől és attól is, hogy képes-e kölcsönhatásokat kialakítani a vízzel; nem minden poláris molekula jól vízoldékony.
Gyakran Ismételt Kérdések
Hogyan határozható meg, hogy egy molekula poláris vagy apoláris?
Egy molekula polaritása attól függ, hogy az elektronok hogyan oszlanak meg az atomok között, valamint a molekula általános geometriájától. Az elektronok egyenlőtlen megosztása aszimmetrikus szerkezet mellett poláris molekulához vezet, amelyben jól elkülöníthető parciális töltések alakulnak ki, míg az egyenletes megosztás és a szimmetria apoláris molekulát eredményez, amelyben nincs nettó dipólusmomentum.
A molekula polaritása hogyan befolyásolja a forráspontját?
A poláris molekulák általában magasabb forrásponttal rendelkeznek, mint a hasonló méretű apoláris molekulák, mivel dipólus-kölcsönhatásaik és esetleges hidrogénkötéseik több energiát igényelnek a felbontáshoz, ami lelassítja az átmenetet folyadékból gáz halmazállapotba.
Miért nem keverednek jól a poláris és apoláris anyagok?
A poláris molekulák töltéskülönbségek révén vonzzák egymást, míg az apoláris molekulák gyengébb, átmeneti erőkön keresztül; ezek a különböző kölcsönhatási típusok energetikailag kedvezőtlenné teszik a poláris és apoláris anyagok elegyedését, ami megmagyarázza, hogy az olaj és a víz miért válik szét.
Egy molekula poláris kötésekkel lehet-e összességében apoláris?
Igen, ha a molekula alakja szimmetrikus, az egyes poláris kötések hatásai kiolthatják egymást, így nem lesz eredő dipólusmomentum, és a molekula apoláris lesz, annak ellenére, hogy poláris kötéseket tartalmaz.
Mi a dipólusmomentum?
A dipólusmomentum a molekula pozitív és negatív töltésének szétválását írja le. A nem nulla dipólusmomentum a molekula pólusainak jelenlétére, és így polaritására utal, míg a nulla dipólusmomentum kiegyensúlyozott töltéseloszlást és apolaritást jelez.
A gázok inkább polárisak vagy apolárisak?
Számos egyszerű gázmolekula, különösen a homonukleáris kétatomos molekulák, mint az oxigén és a nitrogén, apolárisak, mert az elektronjaikat egyenlően osztják meg. Egyes gázok azonban, amelyek poláris kötésekkel és aszimmetrikus szerkezettel rendelkeznek, lehetnek polárisak.
A oldószer választása hogyan függ a molekula polaritásától?
A poláris oldószerek általában poláris oldott anyagokat oldanak, mivel hasonló töltéskölcsönhatások lépnek fel, míg az apoláris oldószerek apoláris oldott anyagokat oldanak a kompatibilis intermolekuláris erőknek köszönhetően; ezt a szabályt a „hasonló a hasonlót oldja” elv foglalja össze.
A szén-dioxid poláris vagy apoláris?
A szén-dioxid összességében apoláris, mivel bár poláris kötéseket tartalmaz, lineáris szerkezete miatt az egyes kötésdipólusok kioltják egymást, így nem marad nettó töltésszétválasztás.
Ítélet
A poláros molekulák jellegzetessége, hogy egyenlőtlen az elektroneloszlásuk, és erősebb intermolekuláris kölcsönhatások jellemzik őket, ami eltérő viselkedést eredményez oldószerekben és fizikai állapotokban. Az apoláros molekulák kiegyensúlyozott töltéseloszlással és gyengébb vonzásokkal rendelkeznek, ami alkalmassá teszi őket olyan környezetekre, ahol nincs erős polaritás. Ezt a osztályozást a molekula geometriája és az elektronegativitás alapján válaszd ki, hogy megértsd a kémiai viselkedést.