二酸化炭素 (CO2) は、どちらの方向からも 180 度の角度で炭素から電子密度を引き寄せる等しい電気陰性度の 2 つの酸素原子を備えた直線的で対称的な構造を持っているため、無極性です。分子の極性は、価電子の共有が不均等であるために発生します。二酸化炭素の場合、価電子の不均等な共有がないため、無極性です。
ただし、これを理解する前に、分子の極性に関するいくつかの基本的な概念を理解しておくと役に立ちます。
極性とは?
正電荷と負電荷の領域を持つ分子は「極性」と呼ばれ、そのような分子のこの特性は極性と呼ばれます。
たとえば、水を取ります。その曲がった構造と結合の種類により、分子の一方の端 (つまり、酸素端) はわずかに負の電荷を持ち、もう一方の端 (つまり、水素端) はわずかに正の電荷を持っています。これにより、水は極性分子になります。
同様に、正電荷と負電荷の領域を持たない分子は非極性と呼ばれます。たとえば、エタンは非極性分子です。その形状とそれを構成する結合の種類により、電荷の領域がなくなります。
化学には、「好きなものは好きなものを溶かす」という概念があります。これは実際には、物質の別の物質への溶解度への言及です。極性物質は極性溶媒に溶けやすい傾向があり、同じことが非極性物質にも当てはまります。
分子を極性にするものは何ですか?
分子の極性は、特定の方向への電子のシフトに関連しています。これは、分子内に存在する結合の極性に依存します。これらの結合には電子も含まれているからです。
2 つの原子間の結合は、両方の原子が異なる場合、極性があると言われます。両方の原子が同じである場合、これらの両方の原子の原子核が電子を保持し、その結果、これらの電子がシフトすることができないためです。任意の方向。一方、2 つの原子が異なる場合、結合の電子を引き付ける力は明らかに異なります。
したがって、電子を引き寄せる力が強い原子 (つまり、他の原子よりも電気陰性度が高い) は、わずかに負の電荷を帯び、2 つの原子間の結合は極性になります。
全体として、極性結合の電子密度は結合の一方の端に向かって蓄積し、その結果、その端はわずかに負の電荷を持ち、もう一方の端はわずかに正の電荷を持つと言えます。これにより、分子が極性になります。同様に、分子に正電荷と負電荷の領域がない場合、非極性と見なされます。
ただし、注意すべき興味深い点は、電気陰性度の差が大きいほど、分子内の結合の極性が高くなることです。カルボニル炭素はわずかに正であるため、カルボニル化合物は極性があります。では、正の炭素 1 つと部分的に負の酸素 2 つを含む二酸化炭素は極性があるべきではないでしょうか?
二酸化炭素が無極性なのはなぜですか?
分子が複数の結合で構成されている場合、これらすべての結合の複合効果を考慮する必要があります。二酸化炭素の構造を見てみましょう:
はっきりとわかるように、分子には酸素と 2 つの二重結合を共有する炭素原子があります。案の定、酸素は炭素よりも電気陰性度が高いため、炭素と酸素の間の結合に存在する電子が酸素原子に向かって引き寄せられると考える人もいるかもしれません.
しかし、それは実際には起こりません。その理由は、分子の形状にあります。ご覧のとおり、これらの二重結合は両方とも、中心の炭素原子から 180 度の位置にあります。したがって、右側の酸素原子が炭素から電子密度を引き寄せようとすると、(他の) 酸素原子、つまり左側の酸素原子が同じ力で電子密度を引き寄せます。
その結果、どの方向にも正味の電子シフトが発生しないため、どの原子にも正味の電荷が蓄積されず、二酸化炭素分子は無極性になります。
