使用H_2O，NH_3和CH_4的分子偶极子/极性，你如何解释为什么CH_4不与H_2O混合？

回答：

简而言之： # “CH” 1-4# 非极性溶质，而水极性溶剂。

说明：

考虑电子域的数量，因此考虑三种物质中每一种的分子几何结构。

三个分子中的中心原子（# “O” #, # “N” #，和 #“C”# 所有这些都位于周期表的前三个周期中，形成八个价电子的八位字节。这将是完全四个共价键和孤对的组合 - 因此每个中心原子具有四个电子域。因此，特定的分子几何形状将取决于每个中心原子的键合对的数量。

• 每个氧原子形成两个共价键，每个氢原子一个。因此，利用四个电子域中的两个键合对，水分子具有共同的特征 不对称 弯曲/ V形分子几何形状。

• 每个氮原子具有五个价电子并形成三个 # “N” - “H” # 债券 # “NH” _3# 分子。因此，氮原子在 # “NH” _3# 分子在其四个电子域中具有三个键合对，并且类似地，具有一个 不对称 金字塔几何。

• 每个碳原子 # “CH” 1-4# 表格四 # “C” - “H” # 单一债券。没有单独的配对，分子中的电荷均匀分布，给出 # “CH” 1-4# 一个 对称 几何。

在仅存在一种单一类型的共价键的情况下，假设偶极子强度在每个分子中是相同的。偶极子在每个粒子中向量加起来;由于对称的布局，他们取消了 # “CH” 1-4# 甲烷分子，意味着这些分子不携带净偶极子并且是非极性的。

“像溶解一样”的规则表明非极性溶质倾向于在非极性溶剂中具有高溶解度但在极性溶剂中不具有高溶解度，反之亦然。如前所述，这里讨论的溶质， # “CH” 1-4#，是一种非极性物质 - 而不是溶剂 # “H” _2 “O” # 是极地的。因此，这是合理的 # “CH” 1-4# 几乎没有溶解 # “H” _2 “O” #.