Номер 387, страница 59 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

387. Всегда ли молекула, в которой все химические связи являются ковалентными полярными, сама будет полярной? Приведите пример и поясните, от чего это зависит.

Нет, не всегда. Молекула, состоящая из атомов, соединенных полярными ковалентными связями, может быть как полярной, так и неполярной. Полярность молекулы в целом зависит не только от наличия полярных связей, но и от ее пространственного строения (геометрической формы).

Каждая полярная ковалентная связь имеет свой дипольный момент – это векторная величина, направленная от менее электроотрицательного атома к более электроотрицательному. Общий дипольный момент молекулы равен векторной сумме дипольных моментов всех связей в ней.

Если молекула имеет симметричное строение, то дипольные моменты отдельных связей могут взаимно компенсировать друг друга, и их векторная сумма будет равна нулю. В этом случае молекула будет неполярной.

Пример:

Рассмотрим молекулу диоксида углерода ($CO_2$). Атом кислорода более электроотрицателен, чем атом углерода, поэтому каждая из двух связей $C=O$ является полярной. Электронная плотность в каждой связи смещена к атому кислорода.

Однако молекула $CO_2$ имеет линейное строение: $O=C=O$. Дипольные моменты двух связей равны по величине, но направлены в противоположные стороны под углом 180° друг к другу.

$ \stackrel{\delta-}{O} \leftarrow \stackrel{\delta+}{C} \rightarrow \stackrel{\delta-}{O} $

В результате они полностью компенсируют друг друга, и суммарный дипольный момент молекулы равен нулю. Таким образом, молекула $CO_2$ является неполярной, несмотря на то, что обе ее связи полярны.

Другим примером может служить молекула тетрахлорметана ($CCl_4$). В ней четыре полярные связи $C-Cl$, но из-за симметричного тетраэдрического строения молекулы их дипольные моменты также взаимно уничтожаются, и молекула в целом неполярна.

В отличие от них, молекула воды ($H_2O$) имеет угловое строение. Дипольные моменты двух полярных связей $O-H$ направлены под углом примерно 104.5° и не компенсируют друг друга. Их векторная сумма отлична от нуля, поэтому молекула воды является полярной.

Ответ: Нет, молекула, в которой все химические связи являются ковалентными полярными, не всегда будет полярной. Это зависит от пространственного строения (геометрии) молекулы. Если молекула симметрична и дипольные моменты отдельных связей взаимно компенсируются, то молекула в целом будет неполярной. Примером такой молекулы является диоксид углерода ($CO_2$).