ขั้วของโมเลกุล จะทราบขั้วของโมเลกุลได้อย่างไร?

ขั้วของพันธะและโมเลกุลสัมพันธ์กับการกระจายตัวของอิเล็กตรอนรอบอะตอมถ้าการกระจายแบบสมมาตร โมเลกุลก็จะไม่มีขั้ว แต่ถ้าไม่สมมาตร และส่วนหนึ่งของโมเลกุลมีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนสูงกว่า ดังนั้น higher มันเป็นโมเลกุลขั้ว

สามารถมองเห็นขั้วของโมเลกุลได้เมื่อสารที่เป็นส่วนประกอบอยู่ภายใต้สนามไฟฟ้าภายนอก ถ้าโมเลกุลปรับทิศทางตัวเองต่อหน้าสนามนี้ กล่าวคือ ถ้าส่วนหนึ่งถูกดึงดูดไปยังขั้วบวก และอีกส่วนหนึ่งของโมเลกุลถูกดึงดูดไปยังขั้วลบ ดังนั้น พวกเขาเป็นขั้วโลก มิฉะนั้น, ถ้าพวกมันไม่ปรับทิศทางตัวเอง พวกมันก็จะไม่มีขั้ว

ตัวอย่างเช่น เมื่อคุณถูแท่งแก้วด้วยผ้าสักหลาดเป็นจำนวนมาก มันจะกลายเป็นประจุบวก หากเราเข้าใกล้กระแสน้ำที่ตกลงมาจากก๊อกน้ำ เราจะเห็นว่าน้ำจะไม่ตกในแนวดิ่งตรงต่อไป แต่จะดึงดูดด้วยไม้เท้าซึ่งมีการเบี่ยงเบน แสดงว่าน้ำมีขั้ว แต่ถ้าเราทำการทดลองแบบเดียวกันนี้กับเนื้อน้ำมัน มันจะไม่เบี่ยงเบนในวิถีของมัน แสดงว่าโมเลกุลของมันไม่มีขั้ว

โดยการวิเคราะห์โครงสร้างของโมเลกุล เราสามารถระบุได้ว่าพวกมันมีขั้วหรือไม่ โดยคำนึงถึงปัจจัยสำคัญสองประการ: ความแตกต่างของอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ระหว่างอะตอมกับเรขาคณิตของโมเลกุล

1) อิเล็กโตรเนกาติวีตี้ระหว่างอะตอม:

หากโมเลกุลเกิดขึ้นจากพันธะระหว่างอะตอมของธาตุเคมีชนิดเดียวกัน กล่าวคือ ถ้าเป็นสารธรรมดาเช่น O₂, H₂, ไม่₂, C₂, พี่₄, ส₈ฯลฯ พวกเขาจะไม่มีขั้วเพราะไม่มีความแตกต่างของอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ระหว่างอะตอมของพวกมัน

ข้อยกเว้นเพียงอย่างเดียวคือโมเลกุลโอโซน (O₃) ซึ่งจะเห็นในภายหลัง

หากโมเลกุลเป็นไดอะตอมมิกและเกิดขึ้นจากองค์ประกอบของอิเล็กโตรเนกาติวิตีต่างๆ โมเลกุลนั้นก็จะมีลักษณะเป็นขั้ว ตัวอย่าง: HCℓ, HF, HBr และ HI

2) เรขาคณิตของโมเลกุล:

เรขาคณิตของโมเลกุลส่งผลต่อการกระจายอิเล็กตรอนในอิเล็กตรอนและส่งผลให้ขั้วของอิเล็กตรอน ถ้าโมเลกุลประกอบด้วยสามอะตอมขึ้นไป เราจะต้องวิเคราะห์พันธะแต่ละอันที่สร้างขึ้นและเรขาคณิตของโมเลกุล ดูตัวอย่าง: CO₂ – โมเลกุลเชิงเส้น:

δ^- δ⁺ δ^-
O = C = O

โปรดทราบว่าออกซิเจนมีอิเล็กโตรเนกาติตีมากกว่าคาร์บอน ดังนั้นพันธะอิเล็กตรอนจึงดึงดูดออกซิเจนได้มากกว่า ในนั้นมีประจุลบบางส่วนเกิดขึ้น (δ^-) ในขณะที่คาร์บอนจะเกิดประจุบวกบางส่วน (δ⁺). การคูณระยะห่างระหว่างนิวเคลียสของอะตอมที่พันธะกับประจุเหล่านี้เป็นโมดูลัส (นั่นคือ เฉพาะตัวเลขที่ไม่มีเครื่องหมายบวกหรือลบ) เรียกว่า โมเมนต์ไดโพล และเป็นตัวแทนของ μ.

μ = ง. |δ|

โมเมนต์ไดโพลนี้แสดงโดยลูกศรชี้ไปในทิศทางของธาตุที่มีไฟฟ้ามากที่สุด ซึ่งดึงดูดอิเล็กตรอน: O ← C → O. นี่แสดงว่าปริมาณนี้เป็นเวกเตอร์ (ปริมาณที่มีขนาดหรือความเข้ม ทิศทางและทิศทาง) ดังนั้นจึงแสดงได้ดีที่สุดโดย: _.

เมื่อบวกเวกเตอร์ทั้งหมดเข้าด้วยกัน เราจะหาโมเมนต์ไดโพลที่ได้ ซึ่งในกรณีนี้เท่ากับศูนย์เพราะโมเมนต์ไดโพลทั้งสองมีค่าเท่ากัน แต่ไปในทิศตรงข้ามกัน ตัดกัน

เมื่อเวกเตอร์โมเมนต์ไดโพลที่เป็นผลลัพธ์เท่ากับศูนย์ โมเลกุลนั้นจะไม่มีขั้ว แต่ถ้ามันไม่ใช่ศูนย์ มันจะเป็นโพลาร์

ดังนั้นในกรณีของโมเลกุล CO CO₂, เธอเป็นโพลาร์

ลองดูตัวอย่างอื่น: H₂O - เรขาคณิตเชิงมุม (เพราะออกซิเจนมีอิเล็กตรอนสองคู่ที่ระดับนอกสุดซึ่งขับไล่อิเล็กตรอนจากพันธะกับไฮโดรเจน):

อิเล็กตรอนถูกดึงดูดไปยังออกซิเจน แต่ในกรณีนี้ เวกเตอร์จะไม่ตัดกัน เนื่องจากเรขาคณิตของโมเลกุลของน้ำเป็นมุมเนื่องจากทิศทางของมัน ไม่ตรงกันข้าม ทำให้เวกเตอร์โมเมนต์ไดโพลที่เป็นผลลัพธ์ไม่เป็นศูนย์ ดังนั้นโมเลกุลของน้ำจึงเป็น ขั้วโลก

ดูตัวอย่างเพิ่มเติมในตารางด้านล่าง:

โดย เจนนิเฟอร์ โฟกาซา
จบเคมี

ที่มา: โรงเรียนบราซิล - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/polaridade-das-moleculas.htm