Используя молекулярные диполи / полярность H_2O, NH_3 и CH_4, как вы объясните, почему CH_4 не смешивается с H_2O?

Используя молекулярные диполи / полярность H_2O, NH_3 и CH_4, как вы объясните, почему CH_4 не смешивается с H_2O?
Anonim

Ответ:

Короче: # "CH" _4 # является неполярным растворенным веществом, тогда как вода полярным растворителем

Объяснение:

Рассмотрим количество электронных доменов, следовательно, молекулярную геометрию для каждого из трех видов.

Центральные атомы в трех молекулах (# "O" #, # "N" #, а также # "C" # соответственно, все из которых лежат в первых трех периодах периодической таблицы) образуют октеты из восьми валентных электронов. Это было бы комбинацией полностью четырех ковалентных связей и неподеленных пар - следовательно, каждый из центральных атомов имеет четыре электронных домена. Поэтому конкретная молекулярная геометрия будет зависеть от числа пар связей на центральный атом.

  • Каждый атом кислорода образует две ковалентные связи, по одной с каждым водородом. Поэтому с двумя связывающими парами из четырех электронных доменов молекулы воды имеют общую характеристику. асимметричный изогнутая / V-образная молекулярная геометрия.

  • Каждый атом азота имеет пять валентных электронов и образует три # "N" - "Н" # облигации в # "NH" _3 # молекулы. Следовательно, атом азота в # "NH" _3 # молекула имеет три пары связывания из своих четырех электронных доменов и, аналогично, имеет асимметричный пирамидальная геометрия.

  • Каждый атом углерода в # "CH" _4 # формы четыре # "C" - "H" # одиночные облигации. При отсутствии одиноких пар заряды в молекуле распределяются равномерно, давая # "CH" _4 # симметричный геометрия.

При наличии только одного единственного типа ковалентной связи дипольные силы должны быть одинаковыми в каждой из молекул. Диполи складываются векторно в каждой частице; из-за симметричного расположения они отменяются в # "CH" _4 # молекулы метана, что означает, что эти молекулы не несут чистого диполя и являются неполярными.

Правило «подобное растворяет подобное» предполагает, что неполярные растворы имеют тенденцию иметь высокую растворимость в неполярных растворителях, но не в полярных растворителях, и наоборот для полярных растворенных веществ. Как ранее объяснено, растворенное вещество здесь, # "CH" _4 #является неполярным веществом, тогда как растворитель # "Н" _2 "О" # очень полярный В результате разумно, что # "CH" _4 # едва раствориться в # "Н" _2 "О" #.