Η πολικότητα είναι μια φυσική ιδιότητα ενός μορίου που έχει διπολική ροπή. Εδώ θα συζητήσουμε για γεγονότα είτε τόσο πολικά είτε μη
Διαφορά στην ηλεκτραρνητικότητα του οξυγόνου (~3.5) και του θείου (~2.5) στο SO2 δημιουργούν άνισο διαχωρισμό φορτίων. Επιπλέον, η απώθηση ενός μοναχικού ζεύγους ατόμου θείου με δεσμευτικό νέφος ηλεκτρονίων προκαλεί λυγισμένη δομή τύπου «V». Ως σύνολο βλέπουμε μια καθαρή διπολική ροπή (1.62 Debye) που κατέχει πάνω από το μόριο έχει ως αποτέλεσμα SO2 ένα πολικό μόριο.
Γιατί έτσι2 πολικός ?
Η διπολική ροπή ενός μορίου είναι μια διανυσματική ποσότητα με συγκεκριμένο μέγεθος και σε συγκεκριμένη κατεύθυνση.
Το διοξείδιο του θείου έχει καθαρή διπολική ροπή 1.62 Debye. Αυτός είναι ο λόγος της πολικότητας.
Για να προσδιορίσουμε την πολικότητα του διοξειδίου του θείου εξετάζουμε το δομή lewis του μορίου. Το θείο είναι το κεντρικό άτομο και είναι συνδεδεμένο με δύο άτομα οξυγόνου και στις δύο πλευρές του. Το θείο διαθέτει επίσης ένα μοναχικό ζεύγος το οποίο είναι ένα μη δεσμευτικό νέφος ηλεκτρονίων που συγκεντρώνεται μόνο πάνω από το άτομο Θείου και έχει μια συγκεκριμένη φορά διανύσματος.
Το οξυγόνο που είναι πιο ηλεκτραρνητικό και έχει μεγαλύτερη δύναμη να έλκει το δεσμευτικό νέφος ηλεκτρονίων προς το μέρος του, προκαλεί τη διανυσματική κατεύθυνση της ροπής ζεύγους σύνδεσης προς το άτομο οξυγόνου.
Αυτά τα δύο αντίθετα διανύσματα δεν μπορούν να ακυρώσουν το ένα το άλλο με αποτέλεσμα μια καθαρή διπολική ροπή στο μόριο. Αυτός είναι ο λόγος, SO2 πολικό.
Πόσο πολικό SO2; λεπτομερής εξήγηση
Υπάρχουν πολλοί παράγοντες, πρέπει να λάβουμε υπόψη για τον έλεγχο πολικότητας του μορίου του διοξειδίου του θείου, όπως η γεωμετρία και το σχήμα του μορίου, η συμπαγή μεμονωμένο νέφος ατομικών ηλεκτρονίων σε τροχιακό δεσμό, η ροπή ενός ζεύγους, η ροπή ζεύγους δεσμού.
Σε ένα μόριο κελύφους σθένους τα ηλεκτρόνια κατανέμονται ως συνδετικά ηλεκτρόνια, μη δεσμευτικά ηλεκτρόνια, ηλεκτρόνια κατά των δεσμών.
Στο μόριο διοξειδίου του θείου, το κεντρικό άτομο Το θείο έχει έξι ηλεκτρόνια σθένους, με ηλεκτρονική διαμόρφωση (φλοιός σθένους): [Ne]3s2 3p4 και το Οξυγόνο έχει επίσης έξι ηλεκτρόνια σθένους με ηλεκτρονική διαμόρφωση (φλοιός σθένους):2s2 2p4 .
Μετά το σχηματισμό του μορίου υπάρχουν 18 ηλεκτρόνια σθένους, μεταξύ των οποίων τα δύο ηλεκτρόνια του ατόμου θείου παραμένουν ως μοναχικό ζεύγος (μη δεσμευτικά ηλεκτρόνια). Υβριδισμός SO2 το μόριο είναι sp2 και σύμφωνα με αυτή τη γεωμετρία το μόριο πρέπει να είναι τριγωνικό επίπεδο.
Λόγω του μοναχικού ζεύγους υπάρχει παραμόρφωση στη γεωμετρία του μορίου που προκύπτει λυγισμένος "V" σαν σχήμα.
Αυτό μπορεί να συναχθεί από VSEPR (απώθηση ζεύγους ηλεκτρονίων φλοιού σθένους) θεωρία. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, τα ζεύγη ηλεκτρονίων σθένους απωθούνται μεταξύ τους όπου
μοναχικό ζευγάρι- μοναχικό ζευγάρι απώθηση > lone pair- απώθηση ζεύγους δεσμών > απώθηση ηλεκτρονίων ζεύγους δεσμού-ζεύγους δεσμών.
Για αυτό το παραμορφωτικό σχήμα, εμφανίζεται καθαρή διπολική ροπή που καθιστά το SO2 πολικό.
Σε ένα μόριο όταν το μέγεθος των ατόμων διαφέρει μεταξύ τους, το νέφος φορτίου ηλεκτρονίων μετατοπίζεται από το μέσο του τροχιακού δεσμού προς το άτομο που είναι πιο συμπαγές, που σημαίνει ότι το ηλεκτρονιακό του νέφος είναι πιο πυκνό και γι' αυτό έχει μεγαλύτερη τάση να έλκει ηλεκτρονιακό νέφος προς αυτήν.
Αυτή η μετατόπιση του νέφους ηλεκτρονίων έχει ως αποτέλεσμα τον διαχωρισμό φορτίου. Τα άτομα που έλκουν το νέφος ηλεκτρονίων έχουν μερικό αρνητικό φορτίο και άλλα έχουν μερικό θετικό φορτίο. Για αυτό, δημιουργείται διπολική ροπή δεσμού,
Διπολική ροπή δεσμού (μ) = διαχωρισμένο φορτίο (δ) × απόσταση μεταξύ φορτίου(r)
Στο μόριο διοξειδίου του θείου, το άτομο οξυγόνου είναι πιο συμπαγές καθώς μικρότερο σε μέγεθος, επομένως το αποτελεσματικό πυρηνικό φορτίο είναι μεγαλύτερο επειδή υπάρχουν ηλεκτρόνια μόνο στο τροχιακό «K» και «L», τα οποία έλκονται έντονα από τον πυρήνα του μορίου του οξυγόνου.
Το άτομο θείου είναι πιο διάχυτο σε σύγκριση με το άτομο οξυγόνου καθώς το θείο περιέχει «d» τροχιακό. Έτσι, το οξυγόνο έχει μεγάλη δύναμη έλξης για να τραβήξει το δεσμευτικό νέφος ηλεκτρονίων προς το μέρος του και να δημιουργήσει διπολική ροπή δεσμού.
Στη μέτρηση της διπολικής ροπής ενός μορίου, ο κύριος παράγοντας που συμβάλλει είναι ηλεκτροαρνητικότητα των ατόμων σε αυτό το μόριο. Η ηλεκτροαρνητικότητα είναι το μέτρο του πόσο δυνατά ένα άτομο μπορεί να προσελκύσει το νέφος ηλεκτρονίων του α ομοιοπολικό δεσμό προς τον εαυτό του? πιο ηλεκτραρνητικό το άτομο, πιο έντονα έλκει το δεσμευτικό ζεύγος ηλεκτρονίων.
Μπορούμε εύκολα να προβλέψουμε την ηλεκτραρνητικότητα ενός ατόμου από τον περιοδικό πίνακα. Τα στοιχεία της δεξιάς πλευράς σε μια περίοδο του περιοδικού πίνακα είναι πιο ηλεκτραρνητικά.
Όταν τα άτομα σε ένα μόριο μοιράζονται άνισα το νέφος ηλεκτρονίων τους, το πιο ηλεκτραρνητικό άτομο τείνει να έλκει το νέφος ηλεκτρονίων σε μεγαλύτερο βαθμό. Αυτό κατεύθυνε τη ροπή του ζεύγους ηλεκτρονίων προς τη δημιουργία μόνιμη διπολική ροπή ατόμου με περισσότερο ηλεκτραρνητικό.
Στο μόριο του διοξειδίου του θείου, το οξυγόνο (~3.5) είναι πιο ηλεκτραρνητικό από το θείο (~2.5). Νέφος ηλεκτρονίων του τροχιακού δεσμού τείνει να μετατοπίζεται περισσότερο προς το άτομο οξυγόνου με αποτέλεσμα μόνιμη διπολική ροπή στο μόριο.
Στον υβριδισμό του μοριακού τροχιακού, ένα μοναχικό ζεύγος (μη δεσμευτικά ηλεκτρόνια) παίζει σημαντικό ρόλο. Νέφος ηλεκτρονίων μονού ζεύγους στερεώνεται πάνω από ένα συγκεκριμένο άτομο και η κατεύθυνση του διανύσματος του μοναχικού ζεύγους συμβάλλει σημαντικό ρόλο στη διπολική ροπή καθώς και στον προσδιορισμό του σχήματος του μορίου.
Από δομή lewis του μορίου SO2, βρείτε ότι ένα μη δεσμευτικό ζεύγος ηλεκτρονίων συγκεντρώνεται πάνω από άτομο Θείου. Έχει ένα διάνυσμα κατεύθυνσης αντίθετο από το προκύπτον διάνυσμα κατεύθυνσης της ροπής ηλεκτραρνητικότητας που παράγεται από τα άτομα οξυγόνου.
Αλλά η διανυσματική ροπή που δημιουργείται από ένα μοναχικό ζεύγος ατόμου θείου δεν είναι τόσο ισχυρή σε σύγκριση με τη διπολική ροπή που δημιουργείται από την ηλεκτραρνητικότητα του Οξυγόνου. Έτσι προκύπτει μια καθαρή διπολική ροπή. που προκαλεί πολικό μόριο SO2.
Διαβάστε περισσότερα για-N2 πολικά ή μη: Γιατί, Πώς, Χαρακτηριστικά και Λεπτομερή Γεγονότα
Τα πολικά μόρια διαλύονται σε πολικούς διαλύτες για ισχυρή έλξη μεταξύ διαλυμένης ουσίας και διαλύτη. Διαπιστώνουμε ότι το διοξείδιο του θείου διαλύεται στο νερό και σχηματίζει Θειικό οξύ (H2SO3).
