Menggunakan polimer molekul / polaritas H_2O, NH_3, dan CH_4, bagaimana anda menjelaskan mengapa CH_4 tidak bercampur dengan H_2O?

Jawapan:

Pendek kata: # "CH" _4 # adalah pelarut nonpolar manakala polar air pelarut.

Penjelasan:

Pertimbangkan bilangan domain elektron dan geometri molekul untuk setiap tiga spesies.

Atom pusat dalam tiga molekul (# "O" #, # "N" #, dan # "C" # masing-masing, yang terletak di tiga tempoh pertama jadual berkala) membentuk oktet lapan elektron valens. Itu akan menjadi gabungan dari empat ikatan kovalen dan pasangan tunggal - maka setiap atom pusat mempunyai empat domain elektron. Oleh itu, geometri molekul tertentu akan bergantung kepada bilangan pasangan ikatan setiap atom pusat.

• Setiap atom oksigen membentuk dua ikatan kovalen, satu dengan setiap hidrogen. Oleh itu dengan dua pasangan ikatan dari empat domain elektron, molekul air berkongsi ciri asimetris geometri molekular yang bengkok / berbentuk V.

• Setiap atom nitrogen mempunyai lima elektron valensi dan membentuk tiga # "N" - "H" # bon dalam # "NH" _3 # molekul. Oleh itu, atom nitrogen dalam # "NH" _3 # molekul mempunyai tiga pasangan ikatan daripada empat domain elektronnya dan sama, mempunyai a asimetris geometri pyramidal.

• Setiap atom karbon dalam # "CH" _4 # bentuk empat # "C" - "H" # bon tunggal. Dengan tidak ada pasangan tunggal, caj dalam molekul tersebar secara merata, memberi # "CH" _4 # a simetri geometri.

Dengan hanya satu jenis ikatan kovalen tunggal, kekuatan dipole sepatutnya sama dalam setiap molekul. Dipoles menambah secara vektori dalam setiap zarah; kerana susunatur simetri, mereka membatalkan # "CH" _4 # molekul metana, bermakna molekul-molekul ini tidak membawa dipol bersih dan bukan nonpolar.

Peraturan "seperti larut seperti" menunjukkan bahawa larutan nonpolar cenderung mempunyai keterlarutan yang tinggi dalam pelarut nonpolar tetapi bukan pelarut kutub, dan sebaliknya untuk larutan polar. Seperti yang dijelaskan sebelumnya, pelarut yang dipersoalkan di sini, # "CH" _4 #, adalah bahan nonpolar - sedangkan pelarut # "H" _2 "O" # sangat kutub. Akibatnya, adalah munasabah itu # "CH" _4 # hampir tidak larut dalam # "H" _2 "O" #.