Номер 111, страница 267 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

10.111. Какие из перечисленных молекул: ${\mathrm{I}}_2,$ HI, ${\mathrm{CCl}}_4,$ ${\mathrm{CHCl}}_3,$${\mathrm{CH}}_2{\mathrm{Cl}}_2,$ ${\mathrm{SO}}_3,$ ${\mathrm{NH}}_3,$ ${\mathrm{P}}_4,$ ацетон, бензол – полярны, т. е. имеют ненулевой дипольный момент?

Полярность молекулы, то есть наличие у нее ненулевого дипольного момента, зависит от двух факторов: полярности химических связей внутри молекулы и ее геометрической формы. Молекула является полярной, если она содержит полярные связи и ее форма асимметрична, что приводит к тому, что векторная сумма дипольных моментов отдельных связей не равна нулю. Рассмотрим каждую молекулу.

$I_2$

Молекула йода ($I_2$) состоит из двух одинаковых атомов. Разность электроотрицательностей между ними равна нулю, поэтому связь $I-I$ является неполярной ковалентной. Следовательно, дипольный момент молекулы равен нулю.

Ответ: неполярна.

$HI$

Молекула йодоводорода ($HI$) состоит из двух разных атомов. Атом йода более электроотрицателен, чем атом водорода, поэтому связь $H-I$ полярна. Так как молекула двухатомная, дипольный момент этой единственной связи не может быть скомпенсирован, и молекула в целом является полярной.

Ответ: полярна.

$CCl_4$

Молекула тетрахлорметана ($CCl_4$) имеет тетраэдрическое строение. Связи $C-Cl$ полярны из-за разницы в электроотрицательности углерода и хлора. Однако, благодаря симметричному расположению четырех связей в пространстве, их дипольные моменты векторно компенсируют друг друга. Суммарный дипольный момент молекулы равен нулю.

Ответ: неполярна.

$CHCl_3$

Молекула хлороформа ($CHCl_3$) также имеет тетраэдрическое строение, но, в отличие от $CCl_4$, она асимметрична. Атомы, связанные с центральным атомом углерода, различны (три атома хлора и один атом водорода). Дипольные моменты связей $C-Cl$ и $C-H$ имеют разную величину и направленность. Их векторная сумма не равна нулю, что делает молекулу полярной.

Ответ: полярна.

$CH_2Cl_2$

Молекула дихлорметана ($CH_2Cl_2$) асимметрична. Она имеет тетраэдрическое строение с двумя атомами водорода и двумя атомами хлора вокруг центрального атома углерода. Векторные суммы дипольных моментов связей $C-H$ и $C-Cl$ не компенсируют друг друга. В результате молекула обладает ненулевым дипольным моментом.

Ответ: полярна.

$SO_3$

Молекула оксида серы(VI) ($SO_3$) имеет форму плоского правильного треугольника с атомом серы в центре. Связи $S-O$ полярны. Однако из-за высокой симметрии молекулы (углы $O-S-O$ равны 120°) дипольные моменты трех связей взаимно компенсируются. Суммарный дипольный момент равен нулю.

Ответ: неполярна.

$NH_3$

Молекула аммиака ($NH_3$) имеет форму тригональной пирамиды. На атоме азота находится неподеленная электронная пара, которая придает молекуле асимметричное строение. Связи $N-H$ полярны, и их дипольные моменты, а также дипольный момент неподеленной пары, складываются в ненулевой суммарный дипольный момент.

Ответ: полярна.

$P_4$

Молекула белого фосфора ($P_4$) имеет форму тетраэдра, в вершинах которого находятся атомы фосфора. Так как все атомы одинаковы, все связи $P-P$ являются неполярными. Дипольный момент молекулы равен нулю.

Ответ: неполярна.

ацетон

Молекула ацетона ($CH_3COCH_3$) содержит сильно полярную карбонильную группу $C=O$ из-за большой разницы в электроотрицательности между кислородом и углеродом. Геометрия молекулы асимметрична, поэтому дипольный момент карбонильной группы не компенсируется, и молекула в целом является полярной.

Ответ: полярна.

бензол

Молекула бензола ($C_6H_6$) представляет собой плоский правильный шестиугольник. Хотя связи $C-H$ являются слабополярными, молекула обладает очень высокой симметрией. Вследствие этого дипольные моменты всех связей взаимно компенсируются, и суммарный дипольный момент равен нулю.

Ответ: неполярна.

Таким образом, полярными молекулами из перечисленного списка, которые имеют ненулевой дипольный момент, являются: $HI$, $CHCl_3$, $CH_2Cl_2$, $NH_3$ и ацетон.