วิธีการกำหนดขั้วของโมเลกุล

การที่โมเลกุลจะมีขั้วหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับขั้วของพันธะที่พบในสารประกอบที่กำหนดและพารามิเตอร์บางอย่างของพันธะเหล่านี้ แต่ก่อนที่จะเจาะลึกถึงวิธีการกำหนดขั้ว นี่คือคำอธิบายสั้นๆ ของขั้ว of

โมเลกุลมีขั้วถ้าส่วนหนึ่งมีประจุบวกบางส่วน และอีกส่วนหนึ่งมีประจุลบบางส่วน

ใน พันธบัตรอะตอมสามารถแบ่งอิเล็กตรอน (โควาเลนต์) หรือปล่อย (อิออน) ได้ อะตอมที่ยึดอิเล็กตรอนไว้ใกล้ตัวจะมีประจุลบมากกว่าอะตอมอื่น

อิเล็กโตรเนกาติวีตี้เป็นตัววัดว่าธาตุใดต้องการอิเล็กตรอน ในส่วนทรัพยากร คุณจะพบตารางธาตุซึ่งรายงานอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ของแต่ละองค์ประกอบ ยิ่งจำนวนนี้มากเท่าไร อะตอมของธาตุนั้นจะยิ่ง "หมู" อิเล็กตรอนในพันธะมากขึ้น

ค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีสามารถช่วยให้คุณระบุได้ว่าพันธะระหว่างอะตอมทั้งสองมีแนวโน้มที่จะเป็นโควาเลนต์หรือโควาเลนต์ขั้ว ในการทำเช่นนี้ คุณจะพบค่าสัมบูรณ์ของความแตกต่างระหว่างอิเล็กโตรเนกาติวิตีของอะตอมทั้งสอง ตามความแตกต่างนี้ ตารางต่อไปนี้จะบอกคุณว่าพันธะคือโควาเลนต์มีขั้ว โควาเลนต์ หรืออิออน

https://chem.libretexts.org/Courses/Oregon_Institute_of_Technology/OIT%3A_CHE_202_-_General_Chemistry_II/Unit_6%3A_Molecular_Polarity/6.1%3A_Electronegativity_and_Polarity

ตัวอย่างเช่น เนื่องจากความแตกต่างของอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ระหว่าง H (2.2) และ O (3.44) คือ 1.24 พันธะนี้จึงเป็นโควาเลนต์ที่มีขั้ว แต่นั่นหมายถึงอะไรสำหรับโมเลกุลที่มีพันธะ O-H?

แม้ว่าพันธะอาจเป็นขั้วภายในโมเลกุล แต่ตัวโมเลกุลเองก็อาจไม่มี ทำไมถึงเป็นเช่นนี้?

ค่าใช้จ่ายบางส่วนหรือ ช่วงเวลาไดโพล (ผลจากขั้วพันธะ) มีความสำคัญในการกำหนดขั้วของโมเลกุล แต่, ทั้งหมด พันธบัตรจะต้องได้รับการพิจารณา ถ้าเวกเตอร์ของประจุ/โมเมนต์ไดโพลบางส่วนจบลงด้วยการหักล้างกัน โมเลกุลนั้นก็อาจจะไม่มีขั้ว

ในการทำนายโมเมนต์ไดโพล คุณต้องตรวจสอบเรขาคณิตของพันธะ ซึ่งคุณสามารถหาได้จากทฤษฎีการผลักคู่อิเล็กตรอนของเปลือกวาเลนซ์ (VSEPR) ทฤษฎีนี้เริ่มต้นด้วยแนวคิดที่ว่าอิเล็กตรอนคู่กันในเปลือกเวเลนซ์ของอะตอมจะผลักกัน คู่อิเล็กตรอนรอบ ๆ อะตอมจะปรับทิศทางตัวเองเพื่อลดแรงผลัก

ไปดูน้ำกัน น้ำจับกับไฮโดรเจน 2 ตัว และยังมีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวอีก 2 คู่ เนื่องจากคู่เงินกู้ทั้งสองคู่ โมเลกุลจึงมีรูปร่างเป็นทรงสี่เหลี่ยมจตุรัส เพื่อตรวจสอบว่าโมเลกุลมีขั้วหรือไม่ คุณต้องดูที่เวกเตอร์ประจุบางส่วน

อย่างแรก มีอิเล็กตรอนคู่อยู่บนโมเลกุล ซึ่งหมายความว่าจะมีเวกเตอร์ประจุบางส่วนขนาดใหญ่ในทิศทางนั้น ต่อไป ออกซิเจนจะมีอิเลคโตรเนกาติตีมากกว่าไฮโดรเจน และจะดูดอิเล็กตรอนเข้าไป ซึ่งหมายความว่าเวกเตอร์ประจุบางส่วนในแต่ละพันธะจะมีองค์ประกอบที่ชี้ไปที่ออกซิเจน

ในขณะที่องค์ประกอบภายในของเวกเตอร์ในแต่ละพันธะจะยกเลิก ส่วนที่ชี้ไปที่ออกซิเจนจะไม่ ดังนั้นจะมีประจุลบบางส่วนสุทธิที่ด้านออกซิเจนของโมเลกุลและตำแหน่งบางส่วนสุทธิที่ด้านไฮโดรเจนของโมเลกุล ดังนั้นน้ำจึงเป็นโมเลกุลที่มีขั้ว

แล้วCO .ล่ะ₂?

อันดับแรก CO₂ ไม่มีคู่เดียวเนื่องจากอิเล็กตรอนทั้งหมดเกี่ยวข้องกับพันธะคู่สองชุดระหว่าง C และ O ซึ่งหมายความว่า CO₂ มีเรขาคณิตเชิงเส้น

ต่อไป พันธะ C-O คือโพลาร์โควาเลนต์ เนื่องจากความแตกต่างของอิเล็กโตรเนกาติวิตีคือ 0.89 ตอนนี้ คุณต้องแมปโมเมนต์ไดโพลเพื่อทำเรขาคณิตโมเลกุล ปลายด้านหนึ่งของโมเลกุลมีประจุลบบางส่วนที่ชี้ไปทางออกซิเจน แต่นี่ก็เป็นความจริงในอีกด้านหนึ่ง เป็นผลให้โมเมนต์ไดโพลยกเลิก

ดังนั้น CO₂ เป็นโมเลกุลที่ไม่มีขั้ว

ทดสอบตัวเอง: คือ CH₄ ขั้วหรือไม่มีขั้ว?

คำแนะนำ: วาดรูปร่างโมเลกุล แล้วคำนวณความแตกต่างของอิเล็กโตรเนกาติวีตี้

คำตอบ: เนื่องจากโมเมนต์ไดโพลทั้งหมดยกเลิกในโมเลกุลจัตุรมุขนี้ CH₄ เป็นแบบไม่มีขั้ว