جزيئات APOLAR: الخصائص والتعرف والأمثلة - كيمياء - 2026

و جزيئات عديم الأقطاب هي تلك التي موجودة في هيكلها توزيع متماثل من الإلكترونات. هذا ممكن إذا كان فرق الكهربية لذراتهم صغيرًا ، أو إذا كانت الذرات أو المجموعات الكهربية تلغي تأثيرها على الجزيء.

ليس دائما "البطولية" مطلقة. لهذا السبب ، تعتبر الجزيئات ذات القطبية المنخفضة أحيانًا غير قطبية ؛ أي أنه يحتوي على عزم ثنائي القطب µ قريب من 0. هنا ندخل حقل النسبي: إلى أي مدى يجب أن يكون منخفضًا حتى يتم اعتبار جزيء أو مركب غير قطبي؟

جزيء غير قطبي من BF3. المصدر: Benjah-bmm27 عبر Commons Wikimedia.

لمعالجة هذه المشكلة بشكل أفضل ، هناك جزيء البورون ثلاثي فلوريد ، BF ₃ (الصورة العلوية).

تكون ذرة الفلور كهرسلبية أكثر بكثير من ذرة البورون ، وبالتالي فإن روابط BF قطبية. ومع ذلك ، فإن جزيء BF ₃ متماثل (المستوى الثلاثي الزوايا) وينطوي على إلغاء متجه لحظات BF الثلاثة.

وهكذا ، تتولد الجزيئات القطبية أيضًا ، حتى مع وجود الروابط القطبية. يمكن موازنة القطبية المتولدة من خلال وجود رابط قطبي آخر ، بنفس حجم الارتباط السابق ، ولكنه موجه في الاتجاه المعاكس ؛ كما يحدث في BF ₃.

خصائص الجزيء القطبي

تناظر

لكي تلغي تأثيرات الروابط القطبية بعضها البعض ، يجب أن يكون للجزيء بنية هندسية معينة ؛ على سبيل المثال ، الخطي ، الأسهل فهمًا للوهلة الأولى.

هذه هي حالة ثاني أكسيد الكربون (CO ₂) ، الذي له رابطان قطبيان (O = C = O). وذلك لأن العزمتين ثنائي القطب للروابط C = O تلغيان عندما يكون أحدهما موجهًا نحو جانب ، والثاني تجاه الآخر بزاوية 180 درجة.

لذلك ، فإن إحدى الخصائص الأولى التي يجب مراعاتها عند تقييم "عدم قطبية" الجزيء من وجهة نظر عين الطائر هي ملاحظة مدى تناسقه.

لنفترض أنه بدلا من CO ₂ لدينا جزيء COS (O = C = S)، وتسمى كبريتيد الكربونيل.

الآن لم يعد جزيءًا قطبيًا ، لأن الكهربية للكبريت أقل من تلك الموجودة في الأكسجين ؛ وبالتالي ، فإن العزم ثنائي القطب C = S يختلف عن C = O. نتيجة لذلك ، COS هو جزيء قطبي (كيف أن القطبية هي مسألة أخرى).

الصورة أدناه تلخص بيانياً كل ما تم وصفه للتو:

لحظات ثنائية القطب من جزيئات CO2 و COS. المصدر: غابرييل بوليفار.

لاحظ أن العزم ثنائي القطب للرابطة C = S أقل من عزم الرابطة C = O في جزيء COS.

كهرسلبية

الكهربية على مقياس باولنج لها قيم بين 0.65 (للفرانسيوم) و 4.0 (للفلور). بشكل عام ، تتمتع الهالوجينات بقدرة كهربائية عالية.

عندما يكون الاختلاف في الكهربية للعناصر التي تشكل رابطة تساهمية أقل من أو يساوي 0.4 ، يقال إنه غير قطبي أو غير قطبي. ومع ذلك ، فإن الجزيئات الوحيدة التي هي حقًا قطبية هي تلك التي تتكون من روابط بين ذرات متطابقة (مثل الهيدروجين ، HH).

القوى بين الجزيئات

لكي تذوب مادة ما في الماء ، يجب أن تتفاعل كهروستاتيكيًا مع الجزيئات ؛ التفاعلات التي لا تستطيع الجزيئات القطبية القيام بها.

في الجزيئات اللاقطبية ، لا تقتصر شحناتها الكهربائية على أحد طرفي الجزيء ، ولكنها موزعة بشكل متماثل (أو متجانس). لذلك ، فإنه غير قادر على التفاعل من خلال قوى ثنائي القطب.

بدلاً من ذلك ، تتفاعل الجزيئات القطبية مع بعضها البعض من خلال قوى تشتت لندن. هذه هي ثنائيات أقطاب لحظية تستقطب السحابة الإلكترونية لذرات الجزيئات المجاورة. هنا الكتلة الجزيئية هي العامل الغالب في الخصائص الفيزيائية لهذه الجزيئات.

كيف يتم التعرف عليهم؟

- ربما تكون إحدى أفضل الطرق للتعرف على الجزيء القطبي هو قابليته للذوبان في المذيبات القطبية المختلفة ، حيث إنه بشكل عام غير قابل للذوبان فيها.

- بشكل عام ، الجزيئات القطبية غازية بطبيعتها. يمكن أن تكون أيضًا لتكوين سوائل غير قابلة للامتزاج بالماء.

- تتميز المواد الصلبة القطبية بأنها لينة.

-قوى التشتت التي تجمعهم معًا ضعيفة بشكل عام. لهذا السبب ، تميل نقاط انصهارها أو غليانها إلى أن تكون أقل من تلك الخاصة بالمركبات ذات الطبيعة القطبية.

- الجزيئات القطبية ، وخاصة في شكل سائل ، هي موصلات رديئة للكهرباء ، لأنها تفتقر إلى صافي شحنة كهربائية.

أمثلة

غازات نبيلة

على الرغم من أنها ليست جزيئات ، إلا أن الغازات النبيلة تعتبر قطبية. إذا افترضنا أن اثنتين من ذراته ، He-He ، تتفاعلان لفترات قصيرة من الزمن ، فيمكن اعتبار هذا التفاعل (نصف) كجزيء ؛ الجزيء الذي من شأنه أن يكون قطبي في الطبيعة.

جزيئات ثنائية الذرة

الجزيئات ثنائية الذرة ، مثل H ₂ و Br ₂ و I ₂ و Cl ₂ و O ₂ و F ₂ ، هي قطبية. هذه لها الصيغة العامة A ₂ ، AA.

الهيدروكربونات

ماذا لو كانت A مجموعة ذرات؟ سيكون قبل المركبات القطبية الأخرى ؛ على سبيل المثال ، الإيثان ، CH ₃ -CH ₃ ، الذي يكون هيكله الكربوني خطيًا ، CC.

الميثان ، CH ₄ ، والإيثان ، C ₂ H ₆ ، هي جزيئات قطبية. الكربون له كهرسلبية 2.55 ؛ بينما تبلغ كهرسلبية الهيدروجين 2.2. لذلك ، هناك ناقل ثنائي القطب منخفض الكثافة ، موجه من الهيدروجين نحو الكربون.

ولكن ، بسبب التناظر الهندسي لجزيئات الميثان والإيثان ، فإن مجموع المتجهات ثنائية القطب أو لحظات ثنائي القطب في جزيئاتها هو صفر ، لذلك لا توجد شحنة صافية على الجزيئات.

بشكل عام ، يحدث الشيء نفسه مع جميع الهيدروكربونات ، وحتى في حالة وجود تشوهات فيها (روابط مزدوجة وثلاثية) ، فإنها تعتبر مركبات غير قطبية أو منخفضة القطبية. أيضًا ، الهيدروكربونات الحلقية هي جزيئات قطبية ، مثل الهكسان الحلقي أو البيوتان الحلقي.

الآخرين

جزيئات ثاني أكسيد الكربون (CO ₂) وثاني كبريتيد الكربون (CS ₂) هي جزيئات قطبية ، كلاهما لهندسة خطية.

في ثاني كبريتيد الكربون ، تكون القدرة الكهربية للكربون 2.55 ، بينما تبلغ كهرسلبية الكبريت 2.58 ؛ لذلك فإن كلا العنصرين لهما نفس القدرة الكهربية. لا يوجد جيل متجه ثنائي القطب وبالتالي فإن الشحنة الصافية تساوي صفرًا.

وبالمثل ، هناك الجزيئات التالية CCl ₄ و AlBr ₃ ، وكلاهما أبولار:

جزيئات CCl4 و AlBr3. المصدر: غابرييل بوليفار.

في ثلاثي بروميد الألومنيوم ، يحدث AlBr ₃ كما هو الحال مع BF ₃ في بداية المقالة. وفي الوقت نفسه ، بالنسبة لرابع كلوريد الكربون ، CCl ₄ ، فإن الهندسة هي رباعي السطوح ومتناظرة ، لأن جميع روابط C-Cl متماثلة.

وبالمثل ، فإن الجزيئات ذات الصيغة العامة CX ₄ (CF ₄ و CI ₄ و CBr ₄) هي أيضًا غير قطبية.

وأخيرا، وهو جزيء عديم الأقطاب يمكن أن يكون حتى ثماني السطوح الهندسة، كما هو الحال مع سادس فلوريد الكبريت، SF ₆. في الواقع ، يمكن أن يكون لها أي شكل هندسي أو هيكل ، طالما أنها متماثلة وتوزيعها الإلكتروني متجانس.

المراجع

1. كاري FA (2008). الكيمياء العضوية. الأحماض الكربوكسيلية. (الطبعة السادسة). ماك جراو هيل.
2. سيدرون ج. ، لاندا ف. ، روبليس ج. (2011). قطبية جزيئية. تم الاسترجاع من: corinto.pucp.edu.pe
3. عرض المعلم. (2018). جزيء غير قطبي. تم الاسترجاع من: chemistry.tutorvista.com
4. هيلمنستين ، آن ماري ، دكتوراه. (28 يناير 2019). أمثلة على الجزيئات القطبية وغير القطبية. تم الاسترجاع من: thinkco.com
5. ^ كورتوس ر. (19 سبتمبر 2016). الجزيئات القطبية وغير القطبية. مدرسة للأبطال. تم الاسترجاع من: school-for-champions.com
6. جانونج دبليو (2004). علم وظائف الأعضاء الطبية. العدد 19 ^عشر. تحرير الدليل الحديث.