Czterochlorek węgla może być wyrażony jako CCl4, i jest wykonany z jednej cząsteczki węgla i czterech cząsteczek chlorku. Czterochlorek węgla jest substancją niepolarną. Dlaczego tetrachlorek węgla jest niepolarny? Jest on niepolarny, ponieważ momenty dipolowe cząsteczki są równomiernie rozłożone wokół centralnego atomu węgla. Oznacza to, że ich indywidualne efekty są znoszone, a cząsteczka jest neutralna.
Cztery atomy chloru są umieszczone symetrycznie w czterech rogach czworościanu foremnego, a pojedyncze wiązanie łączy każdy z nich z atomem węgla w centrum cząsteczki. W rezultacie, CCl4 nie ma dodatniego ani ujemnego momentu dipolowego netto. Gdyby atom inny niż chlor był umieszczony w jakimkolwiek innym miejscu w cząsteczce, cząsteczka miałaby moment dipolowy i CCl4 byłby w rezultacie polarny.
„Definiujemy chemię organiczną jako chemię związków węgla.” – August Kekule
Taka jest szybka odpowiedź dotycząca polarności czterochlorku węgla. Jednak korzystnie byłoby porozmawiać o polarności molekuł w ogóle i zbadać czterochlorek węgla i jego właściwości, aby zrozumieć, dlaczego jest on niepolarny w przyrodzie.
Co to znaczy, że molekuła ma polarność?
Kiedy słyszysz termin polarny, prawdopodobnie myślisz o północnym i południowym biegunie na Ziemi. Te północne i południowe bieguny znajdują się na przeciwległych końcach ziemi, podobnie jak bateria może mieć biegun dodatni i ujemny. Molekuły i wiązania między atomami również mogą mieć biegunowość. Cząsteczka jest zdefiniowana jako polarny, gdy atomy, które tworzą cząsteczkę są ułożone w sposób, który daje jeden koniec cząsteczki ładunek dodatni i drugi koniec cząsteczki ujemny.
Polarna cząsteczka jest tworzony, gdy atom, który ma wysoki poziom elektronegatywności łączy lub wiązania z atomem, który ma słabszy poziom elektronegatywności. Powstała cząsteczka ma jeden region o wysokiej elektronegatywności i jeden region o niższej elektronegatywności lub bieguny elektryczne. Jednym z najbardziej znanych przykładów cząsteczki polarnej jest woda, i to właśnie dzięki polarnej naturze wody służy ona jako podstawa życia na Ziemi.
W przeciwieństwie do tego, cząsteczki niepolarne nie mają biegunów elektrycznych, a elektrony w nich są rozmieszczone w bardziej równomierny sposób. Cząsteczki niepolarne brak zauważalny ładunek na obu końcach cząsteczki. Większość cieczy węglowodorowych są nonpolar in nature.
W sumie, cząsteczka, która ma dipole, które nie anulują się nawzajem jest polarny, podczas gdy niepolarne cząsteczki są te, gdzie ładunki atomów anulować siebie i nie ma ładunku na jednym końcu cząsteczki lub other.
Examples Of Polar Molecules
Jak już wspomniano, woda jest polarna cząsteczka. Wiązania, które istnieją między atomami tlenu i atomy wodoru są rozmieszczone tak, że obie strony atomu, zarówno tlenu-wodoru i wiązań, są równomiernie rozmieszczone. Wynik jest taki, że strony tlenu, lub góry cząsteczki, ma lekko ujemny ładunek, podczas gdy atomy wodoru, lub na dole cząsteczki, ma lekko dodatni charge.
Ethanol jest polarna cząsteczka, ponieważ atomy tlenu, które są w cząsteczce mają więcej electronegativity niż inne atomy. Atomy tlenu przyciągają więcej elektronów ze względu na ich wyższy potencjał elektronegatywności, a grupy wiązań -OH w cząsteczce mają ogólnie ładunki ujemne, nawet jeśli ten ładunek ujemny jest bardzo niewielki.
„Życie istnieje we wszechświecie tylko dlatego, że atom węgla posiada pewne wyjątkowe właściwości.” – James Jeans
ADWERSJA
Inne przykłady cząsteczek polarnych to dwutlenek siarki (SO2), siarkowodór (H2S) i amoniak (NH3).
Uwaga, że cząsteczka może składać się z wiązań polarnych, a mimo to nadal być niepolarna. Przykładem jest dwutlenek węgla, który ma cztery wiązania, ale momenty dipolowe cząsteczki kończą się neutralizacją siebie nawzajem, więc cząsteczka jest nonpolar.
Examples Of Nonpolar Molecules
Przykładami cząsteczek niepolarnych są azot, metan, ozon i tlen. Są to cząsteczki homonuklearne lub cząsteczki składające się z atomów tylko jednego pierwiastka. Cząsteczki niepolarne, które nie są homonuklearne obejmują dwutlenek węgla, wspomniany powyżej i metan. Toluen i benzyna są również przykładami substancji niepolarnych. Ogólnie rzecz biorąc, związki węgla są niepolarne, choć istnieją pewne wyjątki, takie jak tlenek węgla. Tlenek węgla ma budowę liniową, co zwykle czyni cząsteczkę niepolarną, jednak różnica elektroujemności pomiędzy cząsteczkami tlenu i węgla jest na tyle znaczna, że cząsteczka jest polarna. Alkeny nie rozpuszczają się w wodzie i są uważane za cząsteczki niepolarne. Gazy obojętne lub szlachetne są również klasyfikowane jako cząsteczki niepolarne, ponieważ gazy są tylko pojedyncze atomy ich odpowiednich elementów, takich jak neon, hel, argon i krypton.
Predicting The Polarity Of A Molecule
Badanie wartości elektronegatywności atomów w cząsteczce pomoże Ci określić, czy cząsteczka jest prawdopodobne, aby być polarne lub niepolarne. Znaczne różnice pomiędzy wartościami elektronegatywności sugerują, że elektrony są równo podzielone pomiędzy atomy w cząsteczce. Ponieważ elektrony będą bliżej jednego atomu niż drugiego, ten region cząsteczki będzie polarny, chociaż aby określić polarność całej cząsteczki, należy wziąć pod uwagę wszystkie wiązania.
Czynnikiem decydującym o polarności lub niepolarności cząsteczki jest jej geometria. Jeśli jeden koniec cząsteczki ma ładunek ujemny, podczas gdy drugi koniec cząsteczki ma ładunek dodatni, cząsteczka będzie polarna. Jeśli natomiast ładunki są równomiernie rozłożone i krążą wokół centralnego atomu, cząsteczka jest prawdopodobnie niepolarna. Można to wykorzystać, aby przewidzieć, czy cząsteczka będzie polarna czy niepolarna. Nie każda cząsteczka ma moment dipolowy, co może utrudnić przewidywanie biegunowości cząsteczki. Na przykład cząsteczki, które można obracać i odbijać w płaszczyźnie geometrycznej, nie mają momentów dipolowych, ponieważ momenty dipolowe nie mogą obejmować więcej niż jeden punkt.
Fakty o czterochlorku węgla
Czterochlorek węgla został po raz pierwszy odkryty przez francuskiego chemika Henri Victora Regnaulta w połowie XIX wieku. Substancja chemiczna została odkryta poprzez połączenie chloru i chloroformu. Pomimo tego, czterochlorek węgla jest obecnie pozyskiwany głównie z metanu. W produkcji czterochlorku węgla często wykorzystuje się produkty uboczne reakcji chlorowania do otrzymywania tego związku. Należą do nich produkty uboczne powstawania chloroformu i dichlorometanu. Tetrachlorek węgla jest dość lotny w przyrodzie, wydzielając zapach podobny do chemikaliów do czyszczenia na sucho. Czterochlorek węgla jest również rozpuszczalnikiem i dlatego jest przydatny w rozpuszczaniu substancji niepolarnych, takich jak oleje i tłuszcze.
Czterochlorek węgla ma wiele różnych zastosowań i był używany jako środek czyszczący, jako czynnik chłodniczy i w gaśnicach. Czterochlorek węgla jest często używany przy tworzeniu lamp lawowych, dzięki czemu wosk staje się cięższy.
„… Czy cząsteczka węgla jest podszyta myślą?” – Saul Bellow
Ze względu na wpływ czterochlorku węgla na środowisko, jego produkcja gwałtownie spadła od lat 80-tych. Protokół montrealski ograniczył produkcję chlorofluorowęglowodorów, a ponieważ tetrachlorek węgla jest kluczowym składnikiem w procesie tworzenia CFC, w rezultacie jego produkcja gwałtownie spadła. Niekorzystny wpływ tetrachlorku węgla na zdrowie również spowodował spadek jego produkcji, i chociaż kiedyś był on powszechnie stosowany jako rozpuszczalnik, obecnie rzadko używa się go do takich celów.
Czterochlorek węgla jest niezwykle toksyczny dla wątroby, a inne substancje uszkadzające wątrobę są często porównywane z toksycznością czterochlorku węgla. Wysokie stężenia tetrachlorku węgla mogą nie tylko uszkadzać wątrobę, ale także nerki. Długotrwała ekspozycja na tetrachlorek węgla może spowodować śpiączkę lub śmierć. Narażenie na działanie tej substancji chemicznej może również zwiększyć szanse na rozwój raka.
Why Is Carbon Tetrachloride Polar?
Po zobaczeniu, co sprawia, że cząsteczka jest polarna, i przyjrzeniu się kilku przykładom cząsteczek polarnych, możemy teraz lepiej zrozumieć, dlaczego czterochlorek węgla jest cząsteczką niepolarną. Pierwszą rzeczą, jaką należy zrobić, próbując określić, czy cząsteczka jest polarna czy niepolarna, jest obliczenie wartości elektroujemności atomów w cząsteczce. Biegunowość wiązania pomiędzy dwoma atomami musi być ustalona, a wszystkie wiązania muszą być brane pod uwagę przy próbie określenia biegunowości cząsteczki. Jednak różnica wartości elektroujemności pomiędzy chlorkiem a węglem, w przypadku czterochlorku węgla, nie jest jedynym czynnikiem, który musi być brany pod uwagę. Należy również wziąć pod uwagę kształt cząsteczki. Chociaż w cząsteczce występują dipole, liniowy kształt czterochlorku węgla oznacza, że efekty różnych momentów dipolowych w cząsteczce znoszą się wzajemnie i w rezultacie cząsteczka jest obojętna lub niepolarna.
.