Оглавление 45 46 47 48 49 — — — 270 

Полярные и неполярные молекулы. Во всякой молекуле имеются как положительно заряженные частицы — ядра атомов, так и отрицательно заряженные — электроны. Для каждого рода частиц (или, вернее, зарядов) можно найти такую точку, которая будет являться как бы их «электрическим центром тяжести». Эти точки называются полюсами молекулы. Если в молекуле электрические центры тяжести положительных и отрицательных зарядов совпадут, то молекула будет неполярной. Таковы, например, молекулы Н2, N2, образованные одинаковыми атомами, у которых общие пары электронов в равной мере принадлежат обоим атомам, а также многие симметрично построенные молекулы с атомной связью, например метан СН4, четыреххлористый углерод ССl4. Но если молекула построена несимметрично, например состоит из двух разнородных атомов, то, как мы уже говорили, общая пара электронов может быть в большей или меньшей степени смещена в сторону одного из атомов. Очевидно, что в этом случае, вследствие неравномерного распределения положительных и отрицательных зарядов внутри молекулы, их электрические центры тяжести не совпадут и получится полярная молекула (рис. 32).

Полярные молекулы являются диполями. Этим термином обозначают вообще всякую электронейтральную систему, т. е. систему, состоящую из положительных и отрицательных зарядов, распределенных таким образом, что их электрические центры тяжести не совпадают.

Расстояние между электрическими центрами тяжести тех и других зарядов (между полюсами диполя) называется длиной диполя. Длина диполя характеризует степень полярности молекулы. Понятно, что для различных полярных молекул длина диполя различна; чем она больше, тем резче выражена полярность молекулы.

Схема полярной и не полярной молекул

Рис. 32. Схемы полярной и не полярной молекул:
а — полярная молекула; б—неполярная молекула

На практике степень полярности тех или иных молекул устанавливают путем измерения так называемого дипольного момента молекулы т, который определяется как произведение длины диполя l на заряд его полюса е:

т = l• е

Величины дипольных моментов связаны с некоторыми свой-ствами веществ и могут быть определены экспериментальным путем. Порядок величины т всегда 10-18, так как заряд элек-

трона равен 4,80 • 10-10 электростатических единиц, а длина диполя — величина того же порядка, что и диаметр молекулы, т. е. 10-8 см. Ниже приведены дипольные моменты молекул некоторых неорганических веществ.

Дипольные моменты некоторых веществ

т • 1018

Водород . . . ..…….. 0 

Вода……. 1,85

Азот . . . ……….. 0 

Хлористый водород……. 1,04

Двуокись углерода……. 0 

Бромистый водород . …… 0,79

Сероуглерод………… 0 

Йодистый водород…….. 0,38

Сероводород……….. 1,1 

Окись углерода ……. 0,11

Сернистый газ. . . …… 1,6 

Синильная кислота……..2,1

Определение величин дипольных моментов позволяет сделать много интересных выводов относительно строения различных молекул. Рассмотрим некоторые из этих выводов.

строение молекул СO2 и CS2

Рис. 33. Схемы строения молекул СO2 и CS2

Как и следовало ожидать, дипольные моменты молекул водорода и азота равны нулю; молекулы этих веществ совершенно симметричны и, следовательно, электрические заряды в них распределены равномерно. Отсутствие полярности у двуокиси углерода и у сероуглерода показывает, что их молекулы также построены симметрично. Строение молекул этих веществ схематически изображено на рис. 33.

Несколько неожиданным является наличие довольно большого дипольного момента у воды. Так как формула воды аналогична формулам двуокиси углерода

строение молекулы воды

Рис. 34. Схема строения молекулы воды

и сероуглерода, то следовало ожидать, что её молекулы будут построены так же симметрично, как и молекулы CS2 и СО2.

Однако ввиду экспериментально установленной полярности молекул воды это предположение приходится отбросить. В настоящее время молекуле воды приписывают несимметричное строение (рис. 34): два атома водорода соединены с атомом кислорода так, что их связи образуют угол около 105°. Аналогичное расположение атомных ядер имеется и в других молекулах такого же типа (H2S, SO2), обладающих дипольными моментами.

Полярностью молекул воды объясняются многие ее физические свойства.

46 47 48

Вы читаете, статья на тему Полярные и неполярные молекулы