אתר ללימוד כימיה לבגרות

פרטי התקשרות
muchanim100@gmail.com
טלפון: 052-8747201

צורות וקוטביות של מולקולות

בדף זה נלמד ונתרגל וניבחן על 3 תת נושאים:
1. צורות של מולקולות
2. קוטביות של מולקולות
3. קוטביות של מולקולות על פי צורתן

צורה של מולקולה וקוטביות המולקולה

למה צריך להכיר צורות של מולקולות?
הצורה של המולקולה קובעת את סוג כוחות המשיכה הפועלים בין המולקולות דבר הקובע תכונות רבות של החומר כגון נקודת רתיחה והתכה ובמסיסות בחומרים שונים.

אם נתבונן במולקולת של HF, היא מורכבת משני אטומים הקשורים קשר קוולנטי קוטבי. ברור לנו שהמולקולה עצמה קוטבית, כלומר, יש בה חלקים עם מטענים הפוכים: מטען חלקי שלילי סביב אטום הפלואור ומטען חיובי חלקי סביב למימן.

קל להבין שכאשר תפגשנה שתי מולקולות של HF הן תימשכנה על ידי המטענים החלקיים ההפוכים, כלומר אטום פלואור יימשך לאטום מימן של המולקולה השנייה.

קוטביות הוא גודל בעל כיוון (ממטען אחד לשני) ולכן אנו נסמן אותו בעזרת חץ . החץ מתחיל באטום עם המטען החיובי וראש החץ לכיוון האטום השלילי כפי שרואים בדוגמה של מולקולת HF. 

במולקולות דו-אטומיות, קל לקבוע אם המולקולה קוטבית ומה כיוון הקוטביות  כי יש רק שני אטומים אולם במולקולה רב אטומית, הקוטביות נקבעת על ידי הצורה ולכן עלינו להבין איך מזהים את צורת המולקולה.

לסרטון המלא נא להירשם לאחד הקורסים בקישור הבא: אפשרויות מנוי

צורות של מולקולות - תורת דחיית זוגות אלקטרונים

כפי שראינו, האלקטרונים במולקולה, מסתדרים בזוגות בין אם הם אלקטרונים קושרים (בקשרים) ובין אם הם לא קושרים (מחוץ לאזור הקשר). 

זוגות אלקטרונים דוחים אחד את השני כתוצאה מכוחות דחייה חשמליים בין מטענים בעלי אותו סימן.

התוצאה היא שהקשרים סביב לכל אטום שואפים להיות כמה שיותר מרוחקים ולכן הזוויות בין הקשרים יהיו כמה שיותר גדולים. זוגות האלקטרונים הלא קושרים באטום גם דוחים את זוגות האלקטרונים שבקשרים ולכן צריך להתחשב בהם בקביעת הצורה הסופית.

בסרטון ניתן לראות את תופעת דחיית זוגות האלקטרונים ביצירת מולקולת מים. ניתן לראות שהצורה הסופית היא זוויתית ולא קווית כתוצאה משני זוגות אלקטרונים לא קושרים בחמצן אשר דוחים את זוגות אלקטרוני הקשר.

טבלת סיכום של צורות מולקולות

צורת המולקולה נקבעת סביב אטום מרכזי בודד.
אנו נגזור את צורת המולקולה לפי מספר האטומים הקשורים לאטום המרכזי ומספר זוגות האלקטרונים הלא קושרים באטום זה.

בטבלה המתוארים מודלים של הצורות השונות שנלמד, שמותן, מספר האטומים הקשורים לאטום המרכזי ומספר זוגות אלקטרונים לא קושרים באטום המרכזי.

על פי תכנית הלימודית לבגרות, התלמיד לא יידרש לזהות את צורת המולקולה אבל צריך להכיר את הצורות השונות.

טבלת צורות של מולקולות: קווי, זוויתי, משולש מישורי, פירמידה משולשת וטטרהדר, כולל מודלים ודוגמאות

לבחן המלא נא להירשם לאחד הקורסים בקישור הבא: אפשרויות מנוי

תרגול

  1. נתונות נוסחאות התרכובות הבאות, תקבעו מה הצורה של המולקולה סביב כל אטום מרכזי:
       i. ii.iii.iv.v.      vi          
SiH4  CH2OSBr2CH2CH2CHCH AsCl3   
         
         

קוטביות של מולקולות

קוטביות של מולקולה היא הפרדת מטענים הפוכים באזורים שונים במולקולה.

קוטביות המולקולה נובעת מקוטביות הקשרים וצורת המולקולה.

קוטביות המולקולה היא הסכום של כל הדו-קטבים של הקשרים שיש בה.
אם הסכום הוא אפס, המולקולה לא קוטבית ואם הסכום שונה מאפס המולקולה קוטבית.

היות וקוטביות הוא גודל עם כיוון, הסכום צריך להביא בחשבון גם את הכיוון ולא רק הגודל.
מסיבה זו, רק מולקולות בעלות סימטריה בין הקשרים הקוולנטים אינן קוטביות. אם המולקולות לא סימטריות, סכום דו הקטבים של הקשרים שונה מאפס ולמולקולה יש דו קוטב קבוע (מולקולה קוטבית).

לסרטון המלא נא להירשם לאחד הקורסים בקישור הבא: אפשרויות מנוי

לבחן המלא נא להירשם לאחד הקורסים בקישור הבא: אפשרויות מנוי

קוטביות על פי צורת המולקולה

בטבלה מצד שמאל הוספנו שתי עמודות המתארות את הקוטביות של מולקולות על פי הצורה והסימטריה.
על מנת שמולקולה תהיה סימטרית לצורך בדיקת הקוטביות, האטומים הקשורים לאטום המרכזי חייבים להיות זהים או בעלי אותה אלקטרושליליות. 
יש מספר צורות שיכולות להיות סימטריות לצורך בדיקת קוטביות והן: “קווית”, “משולש מישורי” ו”טטרהדר”.
שאר הצורות (“זוויתית” ו”פירמידה משולשת”) תמיד קוטביות (אפילו אם ההפרש בין קוטביות האטום המרכזי והאטומים הקשור אליו הוא קרוב לאפס כגון NCl3).

בטבלה הבאה הוספנו את הקוטביות של מולקולות על פי הצורה והסימטריה.

לסרטון המלא נא להירשם לאחד הקורסים בקישור הבא: אפשרויות מנוי

טבלת צורות של מולקולות וקוטביות

לבחן המלא נא להירשם לאחד הקורסים בקישור הבא: אפשרויות מנוי

המשך תרגול

2.  נתונות נוסחאות התרכובות הבאות וצורת המולקולות שלהן, תקבעו לאילו מהתרכובות יש מולקולות קוטביות ולאילו יש מולקולות לא קוטביות.

לתרגול המלא הכולל 6 שאלות נא להירשם באחד הקורסים בקישור הבא: אפשרויות מנוי