MOLECOLE APOLARI: CARATTERISTICHE, IDENTIFICAZIONE ED ESEMPI - CHIMICA - 2025

Le molecole apolari sono quelle che presentano nella loro struttura una distribuzione simmetrica dei loro elettroni. Ciò è possibile se la differenza di elettronegatività dei loro atomi è piccola, o se gli atomi oi gruppi elettronegativi annullano vettorialmente i loro effetti sulla molecola.

Non sempre "l'apolarità" è assoluta. Per questo motivo, le molecole con bassa polarità sono talvolta considerate non polari; cioè ha un momento di dipolo µ prossimo a 0. Qui entriamo nel campo del relativo: quanto deve essere basso µ perché una molecola o un composto sia considerato non polare?

Molecola non polare di BF3. Fonte: Benjah-bmm27 tramite Commons Wikimedia.

Per affrontare meglio il problema, c'è la molecola di trifluoruro di boro, BF ₃ (immagine in alto).

L'atomo di fluoro è molto più elettronegativo dell'atomo di boro, e quindi i legami BF sono polari. Tuttavia, la molecola BF ₃ è simmetrica (piano trigonale) e comporta l'annullamento vettoriale dei tre momenti BF.

Pertanto, vengono generate anche molecole apolari, anche con l'esistenza di legami polari. La polarità generata può essere bilanciata dall'esistenza di un altro collegamento polare, della stessa grandezza del precedente, ma orientato nella direzione opposta; come accade in BF ₃ .

Caratteristiche di una molecola apolare

Simmetria

Affinché gli effetti dei legami polari si annullino a vicenda, la molecola deve avere una certa struttura geometrica; ad esempio, lineare, il più facile da capire a prima vista.

Questo è il caso dell'anidride carbonica (CO ₂ ), che ha due legami polari (O = C = O). Questo perché i due momenti di dipolo dei legami C = O si annullano quando uno è orientato verso un lato e il secondo verso l'altro, con un angolo di 180 °.

Pertanto, una delle prime caratteristiche da tenere in considerazione quando si valuta l '“apolarità” di una molecola da una vista a volo d'uccello è osservare quanto essa sia simmetrica.

Supponiamo che al posto della CO ₂ abbiamo la molecola COS (O = C = S), chiamata solfuro di carbonile.

Ora non è più una molecola apolare, poiché l'elettronegatività dello zolfo è inferiore a quella dell'ossigeno; e quindi il momento di dipolo C = S è diverso da quello di C = O. Di conseguenza, COS è una molecola polare (quanto sia polare un'altra questione).

L'immagine sotto riassume graficamente tutto quanto appena descritto:

Momenti di dipolo delle molecole di CO2 e COS. Fonte: Gabriel Bolívar.

Si noti che il momento di dipolo del legame C = S è inferiore a quello del legame C = O nella molecola COS.

elettronegatività

L'elettronegatività sulla scala Pauling ha valori compresi tra 0,65 (per il francio) e 4,0 (per il fluoro). In generale, gli alogeni hanno un'elevata elettronegatività.

Quando la differenza dell'elettronegatività degli elementi che formano un legame covalente è inferiore o uguale a 0,4, si dice che sia non polare o non polare. Tuttavia, le uniche molecole veramente apolari sono quelle formate da legami tra atomi identici (come l'idrogeno, HH).

Forze intermolecolari

Perché una sostanza si dissolva in acqua, deve interagire elettrostaticamente con le molecole; interazioni che le molecole apolari non possono eseguire.

Nelle molecole apolari, le loro cariche elettriche non sono limitate a un'estremità della molecola, ma sono distribuite simmetricamente (o omogeneamente). Pertanto, non è in grado di interagire attraverso le forze dipolo-dipolo.

Invece, le molecole apolari interagiscono tra loro attraverso le forze di diffusione di Londra; Questi sono dipoli istantanei che polarizzano la nuvola elettronica degli atomi delle molecole vicine. Qui la massa molecolare è un fattore predominante nelle proprietà fisiche di queste molecole.

Come identificarli?

-Forse uno dei metodi migliori per identificare una molecola apolare è la sua solubilità in diversi solventi polari, essendo generalmente poco solubile in essi.

-In generale, le molecole apolari sono di natura gassosa. Possono anche essere formare liquidi immiscibili con l'acqua.

-I solidi apolari sono caratterizzati dall'essere morbidi.

-Le forze di dispersione che le tengono insieme sono generalmente deboli. Per questo motivo, i loro punti di fusione o di ebollizione tendono ad essere inferiori a quelli dei composti di natura polare.

-Le molecole apolari, soprattutto in forma liquida, sono cattivi conduttori di elettricità, poiché mancano di una carica elettrica netta.

Esempi

gas nobili

Sebbene non siano molecole, i gas nobili sono considerati apolari. Se si ipotizza che due dei suoi atomi, He-He, interagiscano per brevi periodi di tempo, questa interazione potrebbe essere considerata (metà) come una molecola; molecola che sarebbe di natura apolare.

Molecole biatomiche

Le molecole biatomiche, come H ₂ , Br ₂ , I ₂ , Cl ₂ , O ₂ e F ₂ , sono apolari. Questi hanno la formula generale A ₂ , AA.

idrocarburi

E se A fosse un gruppo di atomi? Sarebbe prima di altri composti apolari; per esempio, etano, CH ₃ -CH ₃ , il cui scheletro di carbonio è lineare, CC.

Il metano, CH ₄ e l'etano, C ₂ H ₆ , sono molecole apolari. Il carbonio ha un'elettronegatività di 2,55; mentre l'elettronegatività dell'idrogeno è 2,2. Pertanto, esiste un vettore di dipolo a bassa intensità, orientato dall'idrogeno verso il carbonio.

Ma, a causa della simmetria geometrica delle molecole di metano ed etano, la somma dei vettori di dipolo o dei momenti di dipolo nelle loro molecole è zero, quindi non c'è carica netta sulle molecole.

In generale, lo stesso accade con tutti gli idrocarburi, e anche quando in essi sono presenti insaturazioni (doppi e tripli legami), sono considerati composti non polari oa bassa polarità. Inoltre, gli idrocarburi ciclici sono molecole apolari, come il cicloesano o il ciclobutano.

Altri

Le molecole di anidride carbonica (CO ₂ ) e disolfuro di carbonio (CS ₂ ) sono molecole apolari, entrambe con geometria lineare.

Nel disolfuro di carbonio, l'elettronegatività del carbonio è 2,55, mentre l'elettronegatività dello zolfo è 2,58; quindi entrambi gli elementi hanno praticamente la stessa elettronegatività. Non c'è generazione di un vettore dipolo e quindi la carica netta è zero.

Allo stesso modo, ci sono le seguenti molecole CCl ₄ e AlBr ₃ , entrambe apolari:

Molecole CCl4 e AlBr3. Fonte: Gabriel Bolívar.

Nel tribromuro di alluminio, AlBr ₃ avviene come con BF ₃ , all'inizio dell'articolo. Nel frattempo, per il tetracloruro di carbonio, CCl ₄ , la geometria è tetraedrica e simmetrica, poiché tutti i legami C-Cl sono gli stessi.

Allo stesso modo, anche le molecole con la formula generale CX ₄ (CF ₄ , CI ₄ e CBr ₄ ) sono non polari.

Infine, una molecola apolare può anche avere una geometria ottaedrica, come nel caso dell'esafluoruro di zolfo, SF ₆ . Può infatti avere qualsiasi geometria o struttura, purché simmetrica e la sua distribuzione elettronica sia omogenea.

Riferimenti

1. Carey FA (2008). Chimica organica. Acidi carbossilici. (Sesta edizione). Mc Graw Hill.
2. Cedrón J., Landa V., Robles J. (2011). Polarità molecolare. Recupero da: corinto.pucp.edu.pe
3. Vista tutor. (2018). Molecola non polare. Estratto da: chemistry.tutorvista.com
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (28 gennaio 2019). Esempi di molecole polari e non polari. Estratto da: thoughtco.com
5. Kurtus R. (19 settembre 2016). Molecole polari e non polari. Scuola per campioni. Estratto da: school-for-champions.com
6. Ganong W. (2004). Fisiologia medica. Edizione 19 ^th . Editoriale del Manuale moderno.