非极性
溶解性
分子的极性对物质溶解性有很大影响。极性分子易溶于极性溶剂,非极性分子易溶于非极性溶剂,也即“相似相溶”。蔗糖、氨等极性分子和氯化钠等离子化合物易溶于水。具有长碳链的有机物,如油脂、石油的成分多不溶于水,而溶于非极性的有机溶剂。
熔沸点
在分子量相同的情况下,极性分子比非极性分子有更高的沸点。这是因为极性分子之间的取向力比非极性分子之间的色散力大。
在化学中,极性指一根共价键或一个共价分子中电荷分布的不均匀性。如果电荷分布得不均匀,则称该键或分子为极性;如果均匀,则称为非极性。
物质的一些物理性质(如溶解性、熔沸点等)与分子的极性相关。
共价键的极性是因为成键的两个原子电负性不相同而产生的。电负性高的原子会把共享电子对“拉”向它那一方,使得电荷不均匀分布。这样形成了一组偶极,这样的键就是极性键。电负性高的原子是负偶极,记作δ-;电负性低的原子是正偶极,记作δ 。
键的极性程度可以用两个原子电负性之差来衡量。差值在0.4到1.9之间的是典型的极性共价键。两个原子完全相同(当然电负性也完全相同)时,差值为0,这时原子间成非极性键。相反地,如果差值超过了1.9,这两个原子之间就不会形成共价键,而是离子键。
一个共价分子是极性的,是说这个分子内电荷分布不均匀,或者说,正负电荷中心没有重合。分子的极性取决于分子内各个键的极性以及它们的排列方式。在大多数情况下,极性分子中含有极性键,非极性分子中含有非极性键。
然而,非极性分子也可以全部由极性键构成。只要分子高度对称,各个极性键的正、负电荷中心就都集中在了分子的几何中心上,这样便消去了分子的极性。这样的分子一般是直线形、三角形或四面体形。
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一、指代不同1、单极性PWM调制:单极性PWM就是PWM波形在半个周期中只在单极性范围内变化。2、双极性PWM调制:双极性PWM就是PWM波形在半个周期中有正、有负。二、原理不同1、单极性PWM调制:...
电压互感器(PT)和电流互感器(Ct)是电力系统重要的电气设备,它承担着高、低压系统之间的隔离及高压量向低压量转换的职能。其接线的正确与否,对系统的保护、测量、监察等设备的正常工作有极其重要的意义。在...
从6种不同原油中分离提取了正己烷不溶的沥青质,测定了沥青质的1HNMR(NuclearMagneticResonance)和13CNMR谱,从不同类型氢和碳原子的质量分数计算得到了一系列平均结构参数,结合相对分子质量测定和元素分析,给出了沥青质基本结构单元的平均分子式,推测了模型分子的结构。结果表明,沥青质的基本结构单元可以用稠环芳烃连接环烷烃和烷基侧链并含氧、氮和硫等杂原子的单元表示,结构单元之间形成缔合体,缔合数为4~6。
由Fe(CN)63-/4-氧化还原电对在ω-巯基己酸自组装修饰金电极上的循环伏安行为,根据阴极峰电流I、峰电位差△Ep与浸渍时间的关系曲线推测出6-MHA在金电极表面形成自组装单分子膜的过程是分阶段进行,同时此修饰层对Fe(CN)63-/4-氧化还原过程的电子转移也有阻碍作用,计算得Fe(CN)63-/4-在6-MHA SAM修饰前后的金电极上的表观电子转移速率常数分别为9.13×10-4cm/S与2.47×10-5cm/S.
一个共价分子是极性的,是说这个分子内电荷分布不均匀,或者说,正负电荷中心没有重合。分子的极性取决于分子内各个键的极性以及它们的排列方式。在大多数情况下,极性分子中含有极性键,非极性分子中含有非极性键或者极性键。
然而,非极性分子也可以全部由极性键构成。只要分子高度对称,各个极性键的正、负电荷中心就都集中在了分子的几何中心上,这样便消去了分子的极性。这样的分子一般是直线形、三角形或四面体形。
分子极性对性质的影响:
对于分子极性大小,尚无一个公认准确的量化标准,但比较常用的是根据物质的介电常数(尤其是液体和固体),对于一些简单的分子也可以根据其本身结构判断其是否有极性(如二氧化碳为直线型分子,为非极性化合物,但二氧化硫分子结构为V字型,故为极性分子)。
分子的极性对物质溶解性有很大影响。极性溶质易溶于极性溶剂,非极性溶质易溶于非极性溶剂,也即“相似相溶”。氨等极性分子和氯化钠等离子化合物易溶于水。具有长碳链的有机物,如油脂、石油(不一定是非极性分子)的成分多不溶于水,而溶于非极性的有机溶剂。
在分子量相同的情况下,极性分子比非极性分子有更高的沸点。这是因为极性分子之间的取向力比非极性分子之间的色散力大。
通常分子极性可以用于物质的柱色谱分析和物质结晶分离,对于通常的实验来说:常见的溶剂极性大小顺序(由小至大)为:
石油醚、环己烷、四氯化碳、苯、甲苯、二氯乙烷、二氯甲烷、三氯乙烯、二苯醚、氯仿、正丁醚、乙醚、DME、硝基苯、二氧六环、三辛胺、四氢呋喃、乙酸乙酯、三丁胺、甲酸甲酯、三乙胺、丙酮、苯甲醇、吡啶、正丁醇、异丙醇、乙二醇、乙醇、乙酸、甘油(丙三醇)、乙腈、DMF、甲醇、六甲基磷酰胺、甲酸、DMSO、三氟乙酸、甲酰胺、水、三氟甲磺酸、无水硫酸、无水高氯酸、无水氢氟酸。
其中三氟乙酸,三氟甲磺酸,无水硫酸、无水高氯酸、无水氢氟酸等强酸由于腐蚀性极强,实际上在一般实验中应用不多,这里只是列出以便比较物质极性大小而已,通常柱色谱常用有机溶剂为石油醚、环己烷、二氯甲烷、三氯乙烯、乙醚、DME、二氧六环、四氢呋喃、乙酸乙酯、丙酮、乙醇、乙酸、甲醇这几种溶剂,至于具体问题,则经常使用几种溶剂的混合溶剂来进行分离物质。
物质结晶分离时通常将极性不同的溶剂加入溶液中,使得所需要物质结晶析出,最常见的即是摩尔盐和蓝矾的合成中加入乙醇使得二者析出(二者均难溶于乙醇)。至于有机物的重结晶则不胜枚举(例如咖啡因的重结晶时向其乙醇溶液中加入水使其结晶析出。
极性键与非极性键
首先化学共价键分为极性键与非极性键。非极性键就是共用电子对没有偏移,出现在单质中比如O2;极性键就是共用电子对有偏移比如HCl。而当偏移的非常厉害之后,看上去一边完全失电子另一边得到了电子,就会变成离子键了,如NaCl 。
极性分子与非极性分子
由于极性键的出现,所以就使某些分子出现了电极性,但是并不是说所有有极性键的分子都是极性分子。比如CH4,虽然含有4个极性的C-H键,但是因为其空间上成对称的正四面体结构,所以键的极性相消,整个分子没有极性。
对于H2O,虽然与CO2有相同类型的分子式,也同样有极性共价键,但二者分子的极性却不同。CO2是空间对称的直线型,所以分子是非极性分子,H2O是折线型,不对称,所以是极性分子,作为溶剂称为极性溶剂。
化合物的极性决定于分子中所含的官能团及分子结构。各类化合物的极性按下列次序增加:
-CH3,-CH2-,-CH=,-C三,-O-R,-S-R,-NO2,-N(R)2,-OCOR,-CHO,-COR,-NH2, -OH,-COOH,-SO3H
极性效应表征的是有关分子的酸性或碱性。以下参数中的任何一个均可以给出极性效应以定量的量度。
(1)△Ms(酸性)或△Ms(碱性)
△Ms(酸性)是溶质(ROH)在CC14和醚溶液中测得的红外光谱中OH谱带最大值的相对位移,△Ms(碱性)是溶质(CH3OD)在苯中测得的红外光谱中OD谱带最大值的相对位移△Ms(酸性)或△Ms(碱性)的数据分别与质子给予体或质子接受体的分子的相对氢键键合能力相联系。氢键键合能力愈大,表示一种酸(如醇或酚)给予质子的能力愈大或一种碱(如醛、酮)接受质子的能力愈大。由于质子给予能力与质子接受能力表现出相反的趋势,因此△Ms(酸性)的增加值等于△Ms(碱性)的减小值。
一般来说,有机溶质的△Ms(酸性)增加,表示有关分子与膜的氢键键合能力增强,这种增强的结果就会减小膜与有机溶质间的排斥力。因此,随着△Ms(酸性)的增加,有机物的分离度减小。或者说,随着△Ms(碱性)的增加,有机溶质与膜的氢键键合能力减小,因此膜与有机溶质间的排斥力增大,有机物的分离度增加。但当△Ms(碱性)值超过随某一化合物的种类而异的值时,随着△Ms(碱性)的增加,溶质分离度的增加甚微。
(2)解离常数Ka或pKa (PK=-logKa )
解离常数是水溶液中具有一定离解度的溶质的的极性参数。离解常数给予分子的酸性或碱性以定量的量度,pKa减小,对于质子给予体来说,其酸性增加;对于质子接受体来说,其碱性增加。
对于酸性有机物来说,随着pKa的减小,一方面,有机溶质与膜的氢键键合能力增强,相当于溶质与膜间的吸引力增加,因而分离度下降;另一方面,它离解成为离子的倾向增加,相当于增强了该有机物与膜之间的静电斥力,从而分离度升高。上述两种作用的相伴相克,起主导作用的因素决定着分离度高低的走向。因此,对于酸性分子来说,酸性的大小和pKa共同影响着溶质分离度。与酸性有机物有所不同,对于碱性有机溶质来说,随着pKa的减小,有机溶质与膜间的静电斥力增加,去除率升高。
(3)Hammet数或Taft数
Hammet数σ是表示芳香族间位或对位取代基的极性常数,Taft数σ*是表示芳香族邻位化合物或脂肪族化合物中取代基的极性常数。σ和σ*两者定量表示取代基对有机分子的极性效应的影响;σ和σ*具有加和性;取代基的σ和σ*值愈低,它的电子收回能力(或质子给予能力)愈小。因此对一给定的官能团,σ和σ*值的降低相当于分子的酸性降低或碱性增加。
一般来说,无论是酸还是碱,有机溶质的分离度随着σ和σ*值的减小而增加。