Tabla de Contenidos
Air adalah molekul polar karena memiliki dua ikatan OH polar yang momen dipolnya tidak saling meniadakan. Momen dipol ini mengarah ke oksigen dan bertambah untuk memberi molekul momen dipol bersih.
Polaritas ini bertanggung jawab atas banyak sifat karakteristik air, termasuk beberapa reaktivitas kimianya, titik leleh dan titik didihnya, dan kemampuannya untuk bertindak sebagai pelarut universal untuk zat terlarut ionik dan polar, antara lain.
Dengan kata lain, polaritas air, seperti halnya molekul lain, merupakan konsekuensi langsung dari polaritas ikatannya, serta geometri molekul. Memahami kedua konsep ini dan bagaimana penerapannya pada molekul air akan memberikan gambaran yang lebih lengkap tentang polaritas molekul.
Apa itu ikatan polar?
Ikatan polar adalah jenis ikatan kovalen di mana salah satu dari dua atom lebih elektronegatif daripada yang lain, sehingga kerapatan elektron ikatan menarik lebih kuat. Konsekuensi dari ini adalah bahwa elektron tidak dibagi secara merata. Atom yang lebih elektronegatif memperoleh muatan parsial negatif (diidentifikasi dengan δ-), sedangkan yang lain memperoleh muatan parsial positif (diidentifikasi dengan δ+).
Kedua muatan parsial memiliki besaran yang sama dan berlawanan tanda, membuat ikatan polar menjadi dipol listrik .
Bisa atau tidaknya dua atom membentuk ikatan kovalen polar bergantung pada perbedaan keelektronegatifannya. Jika perbedaannya terlalu besar, ikatannya akan menjadi ionik, tetapi jika sangat kecil atau nol, itu akan menjadi ikatan kovalen murni. Akhirnya, ikatan akan menjadi kovalen polar jika perbedaannya menengah. Batas untuk setiap kasus disajikan dalam tabel berikut:
| jenis tautan | perbedaan keelektronegatifan | Contoh |
| ikatan ionik | >1,7 | NaCl; LiF |
| ikatan polar | Antara 0,4 dan 1,7 | OH; HF; NH |
| ikatan kovalen nonpolar | <0,4 | CH; IC |
| ikatan kovalen murni | 0 | HH; ooh; FF |
momen dipol
Ikatan polar dicirikan oleh momen dipol. Ini adalah vektor yang dilambangkan dengan huruf Yunani μ (mu) yang menunjuk sepanjang ikatan ke arah atom yang lebih elektronegatif. Besarnya vektor ini diberikan oleh hasil kali besar muatan yang terpisah, yang sebanding dengan perbedaan keelektronegatifan, dan jarak antara dua muatan, yaitu panjang ikatan.
Momen dipol sangat penting untuk memahami mengapa air bersifat polar, karena total polaritas molekul berasal dari jumlah vektor semua momen dipolnya.
geometri molekuler
Geometri molekul menunjukkan cara atom-atomnya didistribusikan di sekitar atom pusat. Misalnya, dalam air, atom pusatnya adalah oksigen, sehingga geometri molekul menunjukkan bagaimana dua atom hidrogen berorientasi di sekitar oksigen.
Ada berbagai cara untuk menentukan geometri molekuler. Yang paling sederhana adalah melalui teori tolakan pasangan elektron valensi, yang menyatakan bahwa pasangan elektron yang mengelilingi atom pusat (baik elektron ikatan maupun elektron bebas) akan diorientasikan sejauh mungkin satu sama lain.
Setelah menentukan bagaimana elektron didistribusikan di sekitar atom pusat, geometri ditentukan dengan melihat di mana titik ikatan (tidak memperhitungkan pasangan elektron bebas).
Setelah memahami kedua konsep ini, sekarang mari kita menganalisis molekul air, ikatannya, dan geometrinya:
Ikatan OH dalam air adalah ikatan polar.
Air memiliki dua atom hidrogen yang terikat pada satu atom oksigen. Perbedaan keelektronegatifan antara oksigen dan hidrogen adalah 1,24, menjadikannya ikatan yang cukup polar (lihat tabel di atas). Gambar di atas mengilustrasikan momen dipol ikatan ini. Perhatikan fakta bahwa vektor sering ditarik ke sisi tautan agar mudah dilihat; Namun, itu sebenarnya bertepatan dengan ikatan OH, menunjuk dari inti hidrogen ke inti oksigen.
Molekul air memiliki geometri sudut
Dalam molekul air, atom oksigen terhibridisasi sp 3 dan dikelilingi oleh empat pasang elektron (dua pasang ikatan hidrogen dan dua pasang bebas). Teori tolakan pasangan elektron valensi menyatakan bahwa empat pasang elektron akan mengarah ke ujung tetrahedron biasa. Dengan kata lain, dua atom hidrogen akan mengarah ke dua dari empat sudut tetrahedron, menjadikan molekul air sebagai molekul sudut.
Sudut antara dua ikatan seharusnya sudut tetrahedral 109,5º, tetapi dua pasangan elektron bebas menolak elektron ikatan lebih kuat, menyempitkan sudutnya sedikit. Hasilnya kedua ikatan OH dalam air membentuk sudut 104,45º seperti terlihat pada gambar di atas.
Ikatan polar + geometri sudut = molekul polar
Penting untuk menyadari fakta bahwa memiliki ikatan polar tidak menjamin bahwa suatu molekul bersifat polar. Faktanya, karbon dioksida memiliki dua ikatan polar, tetapi momen dipolnya saling membatalkan. Karena alasan ini, molekulnya nonpolar.
Ini tidak terjadi pada molekul air, karena tidak linier tetapi bersudut. Sekarang setelah kita memiliki gambaran yang jelas tentang karakteristik molekul air, kita dapat melanjutkan untuk menentukan momen dipol bersih dari molekul tersebut. Ini dilakukan dengan menggambar kedua momen dipol di atas molekul, dan kemudian melakukan penambahan vektor:
Penambahan dapat dilakukan secara grafis menggunakan metode jajaran genjang, seperti yang ditunjukkan di sebelah kanan gambar sebelumnya. Seperti dapat dilihat, kedua momen dipol menghasilkan momen dipol bersih yang mengarah ke oksigen yang melewati pusat molekul.
Pada akhirnya, momen dipol bersih ini adalah alasan mengapa air adalah molekul polar.
