四塩化炭素は CCl4 と表すことができ、1 つの炭素分子と 4 つの塩化物分子からできています。四塩化炭素は無極性です。四塩化炭素はなぜ無極性なのですか?分子の双極子モーメントが中心の炭素原子の周りに均等に配置されているため、無極性です。これは、個々の効果が相殺され、分子が中立であることを意味します。
4 つの塩素原子は、正四面体の 4 つの角に対称的に配置され、単結合が分子の中心にある炭素原子にそれらのそれぞれを結合します。その結果、CCl4 には正味の正または負の双極子モーメントがありません。塩素以外の原子が分子内の他の場所に配置されていた場合、分子は双極子モーメントを持ち、結果として CCl4 は極性になります。
これが、四塩化炭素の極性に関する簡単な答えです。しかし、一般的な分子の極性について話し、四塩化炭素とその特性を調べて、なぜそれが本質的に無極性であるかを理解することは有益です.
分子に極性があるとはどういう意味ですか?
極という用語を聞くと、おそらく地球の北極と南極を思い浮かべるでしょう。これらの北極と南極は、バッテリーが正と負の極を持つことができる方法と同様に、地球の反対側の端にあります。分子と原子間の結合も極性を持つことができます。分子を構成する原子が、分子の一方の端に正電荷を与え、分子のもう一方の端に負電荷を与える方法で配置されている場合、分子は極性であると定義されます。
極性分子は、電気陰性度の高い原子が電気陰性度の低い原子と結合または結合したときに生成されます。得られた分子には、電気陰性度の高い領域が 1 つと、電気陰性度または電気極の低い領域が 1 つあります。極性分子の最も有名な例の 1 つは水です。水の極性のおかげで、地球上の生命の基礎として機能します。
対照的に、非極性分子には電極がなく、分子内の電子はより均等に分布しています。非極性分子は、分子の両端に顕著な電荷がありません。ほとんどの炭化水素液体は本質的に無極性です。
要約すると、互いに相殺しない双極子を持つ分子は極性であるのに対し、非極性分子は原子の電荷が互いに相殺され、分子の一方の端にも他方の端にも電荷がない分子です。
極性分子の例
前述のように、水は極性分子です。酸素原子と水素原子の間に存在する結合は、原子の両側、酸素-水素結合と結合の両方が等間隔になるように分布しています。その結果、酸素側または分子の上部はわずかに負の電荷を持ち、水素原子または分子の底部はわずかに正の電荷を持ちます.
エタノールは、分子内にある酸素原子が他の原子よりも電気陰性度が高いため、極性分子です。酸素原子は電気陰性度が高いため、より多くの電子を引き付けます。分子内の -OH 結合基は、たとえ負電荷が非常にわずかなものであっても、全体として負電荷を持っています。
極性分子の他の例には、二酸化硫黄 (SO2)、硫化水素 (H2S)、アンモニア (NH3) などがあります。
分子は極性結合で構成されていても非極性であることに注意してください。例として二酸化炭素があります。これには 4 つの結合がありますが、分子の双極子モーメントが互いに中和するため、分子は無極性です。
非極性分子の例
非極性分子の例には、窒素、メタン、オゾン、および酸素が含まれます。これらは、等核分子または 1 つの元素のみの原子で構成される分子です。等核ではない非極性分子には、上記の二酸化炭素とメタンが含まれます。トルエンやガソリンも非極性物質の例です。一般に炭素化合物は無極性ですが、一酸化炭素などの例外もあります。一酸化炭素は本質的に直鎖状であり、通常は分子を非極性にしますが、酸素分子と炭素分子の間の電気陰性度の差は十分に大きく、分子が極性になります。アルキンは水に溶解せず、非極性分子と見なされます。不活性ガスまたは希ガスも、ネオン、ヘリウム、アルゴン、クリプトンなどのそれぞれの元素の単一原子にすぎないため、非極性分子として分類されます。
分子の極性の予測
分子内の原子の電気陰性度の値を調べると、分子が極性か非極性かを判断するのに役立ちます。電気陰性度の値の大きな違いは、電子が分子内の原子間で均等に共有されていることを意味します。電子は別の原子よりも 1 つの原子に近いため、分子のその領域は極性になりますが、分子全体の極性を決定するには、すべての結合を考慮する必要があります。
分子の極性または非極性の決定要因は、その形状です。分子の一方の端が負の電荷を持ち、分子のもう一方の端が正の電荷を持っている場合、分子は極性になります。しかし、電荷が均等に分布し、中心原子を周回している場合、分子はおそらく無極性です。これを使用して、分子が極性か非極性かを予測できます。すべての分子に双極子モーメントがあるわけではないため、分子の極性を予測することが少し難しくなります。例として、幾何学的平面で反転および鏡像化できる分子は、双極子モーメントを持たないため、双極子モーメントは 1 つ以上の点を構成することはできません。
四塩化炭素に関する事実
四塩化炭素は、1800 年代半ばにフランスの化学者 Henri Victor Regnault によって最初に発見されました。この化学物質は、塩素とクロロホルムの組み合わせによって発見されました。それにもかかわらず、四塩化炭素は現在、主にメタンに由来しています。四塩化炭素の生成は、多くの場合、塩素化反応の副産物を使用して化合物を誘導することによって行われます。これには、クロロホルムとジクロロメタンの生成の副産物が含まれます。四塩化炭素は揮発性が高く、ドライクリーニングの化学薬品に似た臭いを放ちます。四塩化炭素は溶媒でもあるため、油脂などの非極性物質の溶解に役立ちます。
四塩化炭素にはさまざまな用途があり、洗浄剤、冷媒、消火器などに使用されています。四塩化炭素は溶岩ランプの作成によく使用されるため、ワックスが重くなります。
四塩化炭素の環境への影響により、その生産量は 1980 年代以降急激に減少しています。モントリオール議定書はクロロフルオロカーボンの生産を制限し、四塩化炭素は CFC の生成における重要な成分であるため、結果として四塩化炭素の生産量が急激に減少しました。四塩化炭素の健康への悪影響も生産の減少を引き起こし、かつては溶媒として広く使用されていましたが、現在ではそのような目的で使用されることはほとんどありません.
四塩化炭素は肝臓に対して非常に有毒であり、他の肝臓障害物質はしばしば四塩化炭素の毒性と比較されます.高濃度の四塩化炭素は、肝臓だけでなく腎臓にも損傷を与える可能性があります。四塩化炭素に長時間さらされると、昏睡または死に至る可能性があります。化学物質にさらされると、がんになる可能性も高くなります。
なぜ四塩化炭素は極性なのですか?
分子を極性にするものを見て、極性分子のいくつかの例を見た後、四塩化炭素が非極性分子である理由をよりよく理解できるようになりました.分子が極性であるか非極性であるかを判断しようとするときに最初に行うべきことは、分子内の原子の電気陰性度の値を計算することです。 2 つの原子間の結合の極性を確認する必要があり、分子の極性を決定しようとするときはすべての結合を考慮する必要があります。しかし、四塩化炭素の場合、塩化物と炭素の間の電気陰性度の値の違いは、考慮しなければならない唯一の要因ではありません.分子の形状も考慮する必要があります。分子内に双極子が存在しますが、四塩化炭素の線形形状は、分子内の異なる双極子モーメントの効果が互いに打ち消し合い、結果として分子が中性または非極性であることを意味します.
