Wäre es nicht so, dass Sie einen noch positiveren Kohlenstoff und 2 teilweise negative Sauerstoffatome hätten?

Ja, Ihre Analyse ist bis zu diesem Punkt korrekt. Ein Chemiker würde sagen, dass die Bindungen in $ \ ce {CO2} $ polar (oder polarisiert) sind und daher jede $ \ ce {C = O} $ -Bindung ein Bindungsdipolmoment hat. Das Molekül selbst ist jedoch linear und die beiden Bindungsdipolmomente sind um 180 Grad zueinander ausgerichtet und heben sich gegenseitig auf, sodass das Molekül insgesamt kein Dipolmoment aufweist und unpolar ist.

BEARBEITEN: Es gibt mehrere Gründe, warum $ \ ce {CO2} $ in Wasser löslicher ist als $ \ ce { O2} $. Da die beiden $ \ ce {C = O} $ -Bindungen in $ \ ce {CO2} $ polarisiert sind (während in $ \ ce {O2} $ die Bindung nicht polarisiert ist), erleichtert dies die Solvatisierung des polaren Wassermoleküls es und Wasserstoffbrücken zu bilden. Diese beiden Faktoren stabilisieren ein $ \ ce {CO2} $ -Molekül mehr als ein $ \ ce {O2} $ -Molekül in Wasser. Stabilisierung führt zu größerer Löslichkeit. Ein weiterer Faktor, der die Löslichkeit von $ \ ce {CO2} $ in Wasser erhöht, ist die Tatsache, dass $ \ ce {CO2} $ mit Wasser reagiert, um ein Gleichgewicht mit Kohlensäure herzustellen. $$ \ ce {CO2 (aq) + H2O < = > H2CO3 (aq)} $$ Diese Reaktion verbessert auch die Löslichkeit von $ \ ce {CO2} $ in Wasser im Vergleich zu Sauerstoff, der nicht mit Wasser reagiert.

Um die molekulare Polarität zu verstehen, müssen Sie die gesamte Struktur berücksichtigen.

Ihre Argumentation ist in Bezug auf die Teile korrekt des Moleküls sind betroffen. Die einzelnen Bindungen sind polar.

Ein Molekül kann jedoch nur dann polar sein, wenn es ein Netto-Dipolmoment aufweist (dh die Ladungen gleichen sich nicht in Richtung über das aus ganzes Molekül). CO ist also polar, da die Polarität der Kohlenstoff-Sauerstoff-Bindung nicht ausgeglichen ist und die Verteilung der Teilladung auf die Bindung das gesamte Molekül beeinflusst (was dem gesamten Molekül ein Dipolmoment verleiht). CO 2 ist jedoch ein lineares Molekül und die partiellen Dipole der beiden Bindungen sind in genau entgegengesetzte Richtungen. Daher gleichen sie sich genau aus und ergeben ein Molekül , das unpolar ist.

Wenn CO _{2 sub> nicht linear wäre (wie SO 2 sub> was gebogen ist) wäre es ein polares Molekül.}

Die Formel für das Netto-Dipolmoment $ \ vec {\ mu_ {net}} $ eines neutralen Gesamtsystems von $ n $ geladenen Punktteilchen lautet:

$$ \ vec {\ mu_ {net}} = \ sum \ limit_ {i} ^ {n} q_i \ vec {r_i} $$

wobei $ q_i $ die Gebühr des $ i ist $ th Punktteilchen und $ \ vec {r_i} $ ist der Positionsvektor für das Teilchen; Jedes einzelne Dipolmoment zeigt von einer negativen Ladung zu einer positiven Ladung. Kohlendioxid ist ein lineares und symmetrisches Molekül, dh im Grundzustand sind die Bindungen zwischen den jeweiligen Sauerstoffatomen und dem Kohlenstoffatom gleich lang und jedes Sauerstoffatom trägt eine identische (teilweise) negative Ladung. All dies bedeutet letztendlich, dass sich die beiden einzelnen Dipolmomente zwischen dem Kohlenstoff und dem Sauerstoff eins bzw. zwei geometrisch perfekt gegenüberliegen und dieselbe Größe haben, dh $ q \ vec {r_1} = -q \ vec {r_2} $, daher die Vektorsumme $ q \ vec {r_1} + q \ vec {r_2} = \ mathbf {0} $.

Es ist, als wären sie im Tauziehen miteinander und beide haben die gleiche Stärke. es geht nirgendwo hin. Da der Sauerstoff elektronegativer als Kohlenstoff ist, hat er eine teilweise negative Ladung und der Kohlenstoff eine teilweise positive Ladung (doppelt so viel Sauerstoff, da 2 Sauerstoff vorhanden sind)

Die einzelnen Paare an beiden Sauerstoffatomen heben sich gegenseitig auf, so einfach ist das. Und die Struktur ist in jeder Hinsicht symmetrisch, was wiederum zu einem Dipolmoment von Null führt. Außerdem gibt es keine negative Nettoladung oder ein einzelnes Kohlenstoffpaar, daher kann die Verbindung nicht polar sein. Denken Sie daran, Polarität ist ein Vektor.

Ein Molekül mit einem Inversionszentrum (Symmetriezentrum) hat keinen Dipol, da der Austausch eines Atoms mit seinem Gegenteil das Molekül unverändert lässt. So haben CO $ _2 $ und zum Beispiel Benzol keinen Dipol, Toluol jedoch auch wenn es klein ist.

Wenn CO $ _2 $ vibriert, kann abhängig von der Bewegung der Atome ein transienter Dipol gebildet werden. Dieser transiente Dipol ist die Ursache für die Absorption von ir in CO $ _2 $ und daher seine Bedeutung als Treibhausgas.

Eine symmetrische Schwingung verursacht keinen transienten Dipol, O $ \ leftarrow $ C $ \ rightarrow $ O,
Eine asymmetrische Schwingung O $ \ leftarrow $ C $ \ rightarrow $ $ \ leftarrow $ O erzeugt einen transienten Dipol. (Bei der asymmetrischen Schwingung verkürzt sich eine C = O-Bindung, wenn sich die andere verlängert). Es gibt auch zwei entartete Biegebewegungen um das C-Atom, die vorübergehende Dipole verursachen; $ \ uparrow $ O = $ \ downarrow $ C = O $ \ uparrow $