Tabla de Contenidos
Zrozumienie polarności cząsteczek i umiejętność przewidywania, które cząsteczki są polarne, a które nie, to jedna z podstawowych umiejętności, które powinien rozwinąć student chemii. Przewidywanie polarności pozwala nam zrozumieć właściwości fizyczne, takie jak temperatury topnienia i wrzenia, a także rozpuszczalność jednej substancji chemicznej w drugiej.
Biegunowość cząsteczek ma związek ze sposobem, w jaki ładunki elektryczne są rozprowadzane w ich strukturze. Cząsteczka jest polarna, gdy ma wypadkowy moment dipolowy, co oznacza, że jedna część cząsteczki ma większą gęstość ujemnych ładunków elektrycznych, podczas gdy inna część cząsteczki ma większą gęstość ładunków dodatnich, co prowadzi do powstania dipol. co właśnie sprawia, że cząsteczka jest polarna.
Mówiąc najprościej, cząsteczka będzie polarna, jeśli ma wiązania polarne (które mają moment dipolowy) i jeśli momenty dipolowe tych wiązań nie znoszą się nawzajem. Z drugiej strony cząsteczka będzie niepolarna lub niepolarna, jeśli nie ma żadnych wiązań polarnych lub jeśli ma, ale jej momenty dipolowe się znoszą.
wiązania polarne i niepolarne
Aby cząsteczka była polarna, musi mieć wiązania polarne, które są rodzajem wiązania kowalencyjnego, które tworzy się między pierwiastkami o różnicy elektroujemności między 0,4 a 1,7.
Poniższa tabela ilustruje różne rodzaje wiązań, które mogą powstać między dwoma atomami na podstawie ich elektroujemności:
| rodzaj łącza | różnica elektroujemności | Przykład |
| wiązanie jonowe | >1,7 | NaCl; LiF |
| wiązanie polarne | Między 0,4 a 1,7 | OH; HF; NH |
| niespolaryzowane wiązanie kowalencyjne | <0,4 | CH; IC |
| czyste lub niespolaryzowane wiązanie kowalencyjne | H H; ooh; FF |
Kilka przykładów wiązań polarnych
łącze CO
łącze CN
C=O wiązanie
Polaryzacja i geometria molekularna
Należy zauważyć, że sam fakt posiadania wiązań polarnych nie gwarantuje, że cząsteczka jest polarna, ponieważ aby tak się stało, cząsteczka jako całość musi mieć wypadkowy moment dipolowy. Z tego powodu, analizując cząsteczkę w celu ustalenia, czy jest ona polarna, czy nie, należy wziąć pod uwagę geometrię molekularną, która jest niczym więcej niż sposobem, w jaki wszystkie atomy tworzące cząsteczkę są zorientowane w przestrzeni.
Zastosowany przykład: cząsteczka wody
Cząsteczka wody jest prawdopodobnie najbardziej znaną cząsteczką polarną, ale dlaczego jest polarna? Po pierwsze, cząsteczka wody ma dwa wiązania kowalencyjne OH, które są wiązaniami polarnymi (to znaczy mają moment dipolowy).
Ale inne cząsteczki, takie jak dwutlenek węgla, również mają dwa wiązania polarne, ale są niepolarne. Prowadzi to do drugiej przyczyny stojącej za polarnością cząsteczki wody: ma geometrię kątową.
Fakt, że dwa wiązania w cząsteczce wody nie są ustawione w jednej linii, jak w cząsteczce liniowej, ale pod kątem, zapewnia, że ich momenty dipolowe nie mogą się wzajemnie znosić.
Poniższy rysunek przedstawia geometrię cząsteczki wody i sposób obliczania sumy wektorów momentów dipolowych w celu określenia, czy wypadkowy moment dipolowy istnieje, czy nie.
Wynik sumy momentów dipolowych daje wypadkowy moment dipolowy, który przechodzi przez środek cząsteczki i jest skierowany w stronę tlenu, który jest najbardziej elektroujemnym pierwiastkiem.
Przykłady cząsteczek polarnych
Istnieje wiele różnych związków utworzonych przez cząsteczki polarne. Oto krótka lista niektórych z nich:
| Cząsteczka | Formuła | wiązania polarne |
| Octan etylu | CH 3 COOCH 2 CH 3 | WSPÓŁ; C=O |
| Aceton | (CH3 ) 2C = O | C=O |
| acetonitryl | CH3CN _ _ | CN |
| Kwas octowy | CH3COOH _ _ | WSPÓŁ; C=O i OH |
| Woda | H2O _ _ | ooh |
| Amoniak | NH3_ _ | NH |
| dimetyloformamid | ( CH3 ) 2NCHO _ | C=O; CN |
| sulfotlenek dimetylu | ( CH3 ) 2 SO _ | Y=O |
| Dwutlenek siarki | SO2 _ | Y=O |
| Etanol | CH3CH2 – OH _ _ | WSPÓŁ; ooh |
| Fenol | C6H5 – OH _ _ | WSPÓŁ; ooh |
| izopropanol | (CH3) 2CH –OH | WSPÓŁ; ooh |
| metanol | CH3 – OH | WSPÓŁ; ooh |
| metyloamina | CH3NH2 _ _ _ | CN; NH |
| n-propanol | CH3CH2CH2 – OH _ _ _ _ | WSPÓŁ; ooh |
| Siarkowodór | H2S _ _ | CII |
Przykłady cząsteczek niepolarnych lub niepolarnych
Tak jak istnieje wiele cząsteczek polarnych, istnieje również wiele cząsteczek niepolarnych. Na początek cząsteczki, które posiadają najczystsze (najmniej polarne) wiązania kowalencyjne, to homojądrowe elementy dwuatomowe:
| Cząsteczka | Formuła |
| brom molekularny | br 2 |
| chlor cząsteczkowy | kl 2 |
| fluorek molekularny | F2 _ |
| wodór cząsteczkowy | h2 _ |
| azot cząsteczkowy | # 2 |
| tlen cząsteczkowy | lub 2 |
| jod molekularny | ja 2 |
Oprócz tych gatunków, oto kilka przykładów innych bardziej złożonych cząsteczek, które nadal są niepolarne lub niepolarne:
| Cząsteczka | Formuła |
| Acetylen | C2H2 _ _ _ |
| Benzen | C6H6 _ _ _ |
| cykloheksan | C 6 H 12 |
| eter dimetylowy | ( CH3 ) 2O_ _ |
| Dwutlenek węgla | CO2 _ |
| etan | C2H6 _ _ _ |
| Eter etylowy | (CH 3 CH 2 ) 2 O |
| Etylen | C2H4 _ _ _ |
| heksan | C 6 H 14 |
| Metan | CH 4 |
| Tetrachlorek węgla | WIK 4 |
| toluen | C6H5CH3 _ _ _ _ _ |
| ksylen | C6H4 ( CH3 ) 2 _ _ _ |
Wreszcie inne gatunki niepolarne odpowiadają gazom szlachetnym (hel, neon, argon, krypton i ksenon), chociaż są to pierwiastki jednoatomowe, a nie cząsteczki. Ponieważ nie mają wiązań, nie mogą być polarne, więc są całkowicie niepolarne.
Bibliografia
Carey, F. i Giuliano, R. (2014). Chemia organiczna ( wyd . 9). Madryt, Hiszpania: McGraw-Hill Interamericana de España SL
Chang, R. i Goldsby, KA (2012). Chemia, wydanie 11 (wyd. 11). Nowy Jork, Nowy Jork: McGraw-Hill Education.
Struktura molekularna i polarność. (2020, 30 października). Pobrane z https://espanol.libretexts.org/@go/page/1858
siły międzycząsteczkowe. (2020, 30 października). Pobrane z https://espanol.libretexts.org/@go/page/1877
Smith, MB i marca, J. (2001). March’s Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure, wydanie 5 (wyd. 5). Hoboken, NJ: Wiley-Interscience.
