15. Dipoolmoleculen

Een waterstraal (H2O) wijkt af als er een geladen staaf nadert.

Een straal tetrachloormethaan (CCl4) wijkt niet af als er een geladen staaf nadert.

Als bindende elektronenparen zich naar de meest elektronegatieve bindingspartner verplaatsen, kan dit aanleiding geven tot moleculen die een positieve en een negatieve (elektrische) pool bezitten.

Dergelijke moleculen, waarbij de positieve en negatieve ladingszwaartepunten niet samenvallen, worden dipoolmoleculen genoemd. Dergelijke moleculen richten zich in een elektrisch veld met de positieve pool naar de negatieve zijde en met de negatieve pool naar de positieve zijde van het aangelegde veld.

Om na te gaan of we te doen hebben met een dipoolmolecule gebruiken we de vectormethode. Hierbij gaan we als volgt tewerk.

We tekenen de juiste ruimtelijke structuur van de molecule. Dat kan via de lewisvoorstelling, waarbij ervoor gezorgd wordt dat de exacte bindingshoeken worden weergegeven. We brengen langs de bindingen vectoren aan. De zin van die vectoren is van d+ naar d- en de grootte is (zo goed als mogelijk) evenredig met Dc. Vervolgens wordt de som van alle aanwezige vectoren gemaakt.

Is deze som nul dan is de molecule een apolaire molecule, is deze som niet nul dan hebben we te maken met een dipoolmolecule.

Deze vectoren zijn een kwantitatieve uitdrukking voor de graad van verschuiving van het bindende elektronenpaar. Hier zullen wij de vectorgrootte evenredig nemen met het verschil in elektronegatieve waarde tussen de bindingspartners.

Overzicht

• Enkelvoudige stoffen

Vermits er bij enkelvoudige stoffen geen verschuivingen van de bindende elektronenparen plaatsgrijpen, kunnen er nooit dipoolmomenten optreden en zijn deze moleculen dus steeds apolair.
H₂ , Cl₂ , O₂ , N₂

• Samengestelde stoffen

  Diatomische moleculen

  Deze moleculen zullen, als er een verschil in c is tussen de bindingspartners, steeds polair zijn. Het zijn n.l. steeds lineaire moleculen.
  HF , HCl , HBr , HI , ICl

Polyatomische moleculen

Moleculen van het type AB₂
BeCl₂ , CO₂ , H₂O

Bij de watermolecule zien we duidelijk dat de vectorsom verschillend is van nul. De watermolecule is dus een dipoolmolecule.

Moleculen van het type AB₃
BF₃ , NH₃

Bij BF₃ is het duidelijk te merken dat de som van de vectoren gelijk is aan nul. Het is een apolaire molecule.

Ook bij NH₃ is het tekenen van de vectoren niet echt nodig om te zien dat de som verschillend is van nul. De ammoniakmolecule is dus een dipoolmolecule.

Moleculen van het type AB₄
CCl₄ , CH₄ , CCl₂F₂

Tekenen we de ruimtelijke voorstelling van de tetraëders, zoals het eigenlijk hoort, dan kunnen we ons via deze perspectieftekening geen som van vectoren voorstellen en wordt het moeilijk om het juiste besluit te trekken. Daarom gaan we de vier bindingen in één vlak afbeelden.

CCl₄ en CH₄

Het is duidelijk dat in beide gevallen de som van deze vier vectoren gelijk is aan nul: CCl₄ en CH₄ zijn apolaire moleculen.

In het geval van CCl₂F₂ moeten we alle mogelijkheden, waarop Cl en F t.o.v. elkaar op het vierkant kunnen geplaatst worden, onderzoeken. Blijkt dat bij één van die gevallen de som der vectoren verschillend is van nul, dan hebben we een dipoolmolecule.

In de linkervoorstelling is de som nul, in de rechter daarentegen verschilt de som van nul. Het is een dipoolmolecule.

Samengevat

Dipoolmolecule
Een molecule is een dipoolmolecule als: in de molecule één of meer polaire covalente bindingen voorkomen en de zwaartepunten van de positieve en negatieve lading niet samenvallen.