Tetraclorura de carbon poate fi exprimată ca CCl4 și este alcătuită dintr-o moleculă de carbon și patru molecule de clorură. Tetraclorura de carbon este nepolară. De ce este tetraclorura de carbon nepolară? Este nepolară deoarece momentele dipolare ale moleculei sunt distanțate uniform în jurul atomului central de carbon. Acest lucru înseamnă că efectele lor individuale sunt anulate, iar molecula este neutră.
Cei patru atomi de clor sunt poziționați simetric în cele patru colțuri ale unui tetraedru, iar o singură legătură îi unește pe fiecare dintre ei cu atomul de carbon din centrul moleculei. Ca urmare, CCl4 nu are un moment dipolar net pozitiv sau negativ. Dacă un alt atom decât cel de clor ar fi fost poziționat în orice alt loc din moleculă, molecula ar avea un moment dipolar și, ca urmare, CCl4 ar fi polar.
ADVERTISMENT
„Definim chimia organică ca fiind chimia compușilor de carbon.” – August Kekule
Acesta este răspunsul rapid în ceea ce privește polaritatea tetraclorurii de carbon. Cu toate acestea, ar fi benefic să vorbim despre polaritatea moleculelor în general și să examinăm tetraclorura de carbon și proprietățile sale pentru a înțelege de ce este nepolară în natură.
Ce înseamnă pentru o moleculă să aibă polaritate?
Când auziți termenul polar, probabil vă gândiți la polii nord și sud de pe pământ. Acești poli nord și sud sunt situați la capetele opuse ale pământului, similar cu modul în care o baterie poate avea un pol pozitiv și unul negativ. Moleculele și legăturile dintre atomi pot avea, de asemenea, polaritate. O moleculă este definită ca fiind polară atunci când atomii care constituie molecula sunt aranjați într-un mod care conferă unui capăt al moleculei o sarcină pozitivă și celuilalt capăt al moleculei o sarcină negativă.
O moleculă polară este creată atunci când un atom care are un nivel de electronegativitate ridicat se combină sau se leagă cu un atom care are un nivel de electronegativitate mai slab. Molecula rezultată are o regiune cu electronegativitate ridicată și o regiune cu electronegativitate mai scăzută sau poli electrici. Unul dintre cele mai cunoscute exemple de moleculă polară este apa, iar datorită naturii polare a apei, aceasta servește drept bază pentru viața pe Pământ.
ADVERTISMENT
În schimb, moleculele nepolare nu au poli electrici, iar electronii din ele sunt distribuiți într-un mod mai egal. Moleculele nepolare nu au o sarcină notabilă la fiecare capăt al moleculei. Majoritatea hidrocarburilor lichide sunt nepolare în natură.
În concluzie, o moleculă care are dipoli care nu se anulează reciproc este polară, în timp ce moleculele nepolare sunt cele în care sarcinile atomilor se anulează reciproc și nu există nicio sarcină la un capăt sau altul al moleculei.
Exemple de molecule polare
După cum s-a menționat anterior, apa este o moleculă polară. Legăturile care există între atomii de oxigen și atomii de hidrogen sunt distribuite astfel încât ambele părți ale atomului, atât ale legăturilor oxigen-hidrogen cât și ale legăturilor, să fie distanțate în mod egal. Rezultatul este că partea de oxigen, sau partea de sus a moleculei, are o sarcină ușor negativă, în timp ce atomii de hidrogen, sau partea de jos a moleculei, are o sarcină ușor pozitivă.
Etanolul este o moleculă polară deoarece atomii de oxigen care se află în moleculă au o electronegativitate mai mare decât ceilalți atomi. Atomii de oxigen atrag mai mulți electroni datorită potențialului lor de electronegativitate mai mare, iar grupele de legătură -OH din moleculă au sarcini negative în ansamblu, chiar dacă sarcina negativă este una foarte mică.
„Viața există în univers doar pentru că atomul de carbon posedă anumite proprietăți excepționale.” – James Jeans
ADVERTISMENT
Alte exemple de molecule polare includ dioxidul de sulf (SO2), hidrogenul sulfurat (H2S) și amoniacul (NH3).
Atenție: o moleculă poate fi alcătuită din legături polare și totuși să fie nepolară. Un exemplu este dioxidul de carbon, care are patru legături și totuși momentele dipolare ale moleculei sfârșesc prin a se neutraliza reciproc, astfel încât molecula este nepolară.
Exemple de molecule nepolare
Formula scheletului metanului. Fotografie: Foto: De Jynto – Operă proprie, bazată pe File:Methane-CRC-MW-dimensions-2D.png, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=12422898
Exemple de molecule nepolare includ azotul, metanul, ozonul și oxigenul. Acestea sunt molecule homonucleare sau molecule compuse din atomi ai unui singur element. Moleculele nepolare care nu sunt homonucleare includ dioxidul de carbon, menționat mai sus și metanul. Toluenul și benzina sunt, de asemenea, exemple de substanțe nepolare. Ca regulă generală, compușii de carbon sunt nepolari, deși există unele excepții, cum ar fi monoxidul de carbon. Monoxidul de carbon este de natură liniară, ceea ce ar face în mod normal o moleculă nepolară, însă diferența de electronegativitate dintre molecula de oxigen și cea de carbon este suficient de substanțială pentru ca molecula să fie polară. Alchenele nu se dizolvă în apă și sunt considerate molecule nepolare. Gazele inerte sau nobile sunt, de asemenea, clasificate ca molecule nepolare, deoarece gazele sunt doar atomi unici ai elementelor lor respective, cum ar fi neon, heliu, argon și kripton.
Predicerea polarității unei molecule
Examinarea valorilor electronegativității atomilor dintr-o moleculă vă va ajuta să determinați dacă molecula este sau nu susceptibilă de a fi polară sau nepolară. Diferențele semnificative între valorile electronegativității implică faptul că electronii sunt împărțiți în mod egal între atomii din moleculă. Deoarece electronii vor fi mai aproape de un atom decât de altul, acea regiune a moleculei va fi polară, deși pentru a determina polaritatea întregii molecule trebuie luate în considerare toate legăturile.
Factorul decisiv în polaritatea sau nepolaritatea unei molecule este geometria sa. Dacă un capăt al moleculei are o sarcină negativă, în timp ce celălalt capăt al moleculei are o sarcină pozitivă, molecula va fi polară. Totuși, dacă sarcinile sunt distribuite uniform și orbitează în jurul unui atom central, molecula este probabil nepolară. Puteți folosi acest lucru pentru a prezice dacă o moleculă va fi polară sau nepolară. Nu toate moleculele au un moment dipolar, iar acest lucru poate face ca prezicerea polarității unei molecule să fie puțin mai dificilă. De exemplu, moleculele care pot fi răsturnate și oglindite pe un plan geometric, nu au momente dipolare, deoarece momentele dipolare nu pot cuprinde mai mult de un singur punct.
Facte despre tetraclorura de carbon
Tetraclorura de carbon a fost descoperită pentru prima dată de chimistul francez Henri Victor Regnault la mijlocul anilor 1800. Produsul chimic a fost descoperit printr-o combinație de clor și cloroform. În ciuda acestui fapt, în zilele noastre, tetraclorura de carbon este derivată în principal din metan. Producția de tetraclorură de carbon funcționează în mod frecvent prin utilizarea produselor secundare ale reacțiilor de clorinare pentru a obține compusul. Aceasta include subprodusele rezultate din crearea cloroformului și a diclorometanului. Tetraclorura de carbon este destul de volatilă în natură, emițând un miros similar cu cel al produselor chimice de curățare uscată. Tetraclorura de carbon este, de asemenea, solvent și, prin urmare, este utilă în dizolvarea substanțelor nepolare, cum ar fi uleiurile și grăsimile.
Tetraclorura de carbon are multe aplicații diferite și a fost folosită ca agent de curățare, ca agent frigorific și în stingătoarele de incendiu. Tetraclorura de carbon este adesea folosită în crearea lămpilor de lavă, făcând ceara mai grea.
„… Este molecula de carbon căptușită cu gânduri?” – Saul Bellow
Din cauza impactului pe care tetraclorura de carbon îl are asupra mediului, producția sa a scăzut brusc începând cu anii 1980. Protocolul de la Montreal a limitat producția de clorofluorocarburi și, deoarece tetraclorura de carbon este un ingredient-cheie în crearea CFC-urilor, tetraclorura de carbon a înregistrat o scădere bruscă a producției ca urmare a acestui fapt. Efectele nocive ale tetraclorurii de carbon asupra sănătății au determinat, de asemenea, o scădere a producției sale și, deși a fost folosită pe scară largă ca solvent, în prezent este rar utilizată în astfel de scopuri.
Tetraclorura de carbon este extrem de toxică pentru ficat, iar alte substanțe care dăunează ficatului sunt adesea comparate cu toxicitatea tetraclorurii de carbon. Concentrațiile mari de tetraclorură de carbon nu numai că pot afecta ficatul, dar pot afecta și rinichii. Expunerea prelungită la tetraclorură de carbon poate provoca comă sau moarte. Expunerea la această substanță chimică ar putea, de asemenea, crește șansele de a dezvolta cancer.
De ce este tetraclorura de carbon polară?
Foto: NEUROtiker via Wikimedia Commons, Public Domain
După ce am văzut ce face ca o moleculă să fie polară și după ce am analizat câteva exemple de molecule polare, acum putem înțelege mai bine de ce tetraclorura de carbon este o moleculă nepolară. Primul lucru care trebuie făcut atunci când încercăm să determinăm dacă o moleculă este polară sau nepolară este să calculăm valorile electronegativității atomilor din moleculă. Trebuie verificată polaritatea legăturii dintre doi atomi, iar toate legăturile trebuie luate în considerare atunci când se încearcă să se determine polaritatea moleculei. Cu toate acestea, diferența dintre valorile electronegativității dintre clorură și carbon, în cazul tetraclorurii de carbon, nu este singurul factor care trebuie luat în considerare. Forma moleculei trebuie să fie, de asemenea, luată în considerare. Deși există dipoli prezenți în moleculă, forma liniară a tetraclorurii de carbon înseamnă că efectele diferitelor momente dipolare din moleculă se anulează reciproc, iar molecula este neutră sau nepolară ca rezultat.
