Cum moleculele polar și nonpolar interacționează unul cu celălalt

Atât moleculele polar cât și cele nepolare se găsesc în substanțe covalente. Unele molecule covalente au capacitatea de a se polariza, iar altele nu. Moleculele polar și moleculele nepolare interacționează între ele în moduri diferite. Polar molecule interacționează unele cu altele prin forțe, cum ar fi interacțiunile dipol-dipol, în timp ce moleculele nepolare interacționează unele cu altele prin forțele de dispersie din Londra. Să aruncăm o privire asupra modului în care aceste molecule diferă una în cealaltă în natură și cum interacționează cu ele.

Acest articol explică,

1. Ce sunt moleculele polar?
       - Definiție, caracteristici și exemple
2. Ce sunt molecule nonpolare?
       - Definiție, caracteristici și exemple
3. Cum moleculele polar și nonpolar interacționează unul cu celălalt?

Ce sunt moleculele polarice

Polar moleculele sunt rezultatul electronilor dispersați asimetric într-o moleculă. O legătura covalentă este formată prin împărțirea a doi electroni între doi atomi. Acești atomi pot fi de același element sau de două elemente diferite. Când sunt implicate două elemente diferite, ele ar putea avea electronegativități similare (capacitatea de a atrage electroni) sau diferite electronegativități. Dacă diferența de electronegativitate dintre doi atomi este de 0,4<, there is a great tendency for the more electronegative atom to pull the shared pair of electrons towards itself. Hence, there will be a slight negative charge (δ-) induced upon it, leaving the other atom slightly positive (δ+). This process is called polarizare.

Figura 1: Dipol permanent al moleculei de apă

Molecula de apă este un exemplu bun al moleculelor polare. Diferența de electronegativitate între O și H este de 1,5; prin urmare, perechea de electroni împărțiți sunt atrase mai mult față de atomul de oxigen, care este mai mult electronegativ. Prin urmare, se spune că molecula de apă este polarizată.

Alte exemple de molecule polare sunt amoniacul (NH₃), Hidrogen sulfurat (H.₂S) și dioxid de sulf (SO₂).

Ce sunt moleculele nonpolar?

Moleculele nepolare au electroni distribuiți simetric; prin urmare, nu există separare de taxe. Practic, acest lucru se întâmplă atunci când doi atomi de electronegativitate similare se întâlnesc pentru a face o legătură covalentă. Prin urmare, perechile de electroni pe care le împărtășesc nu sunt aproape părtinitoare față de oricare dintre atomii participanți. Nu se poate observa separarea sarcinilor în astfel de molecule. Cu toate acestea, chiar dacă există separare de sarcină, forma unor molecule anulează încărcăturile. CO₂ este un exemplu tipic.

Figura 2: Structura Lewis a dioxidului de carbon

Chiar dacă există o diferență suficientă de electronegativitate între atomii C și O pentru a se califica pentru o legătură polară, încărcăturile sunt anulate datorită formei liniare a moleculei rezultând un dipol net de zero. Prin urmare, molecula de dioxid de carbon este considerată ca o moleculă nepolară.

Exemple de compuși nepolari sunt în principal molecule de gaz diatomic cum ar fi N₂, CI₂ și O₂. Hidrocarburile lichide sunt, de asemenea, non-polare cele mai multe ori. Toluenul, benzina, pentanul și hexanul sunt câteva exemple.

Cum moleculele polar și nonpolar interacționează unul cu celălalt

Cele două tipuri de molecule interacționează unul cu altul în mod diferit.

Cum moleculele polar interacționează unul cu celălalt

Figura 3: interacțiunea dipol-dipol între două molecule de HCI

Polar molecule interacționează unele cu altele prin forțe, cum ar fi dipol-dipol interacțiuni. Sa discutat mai devreme că moleculele polare au o distribuție incarcare neuniformă datorită dispersiei electronilor asimetrice. Prin urmare, capătul ușor pozitiv al unei molecule polar este atras spre capătul ușor negativ al unei alte molecule. Figura de mai sus (3) arată clar interacțiunea.

Atomul H pozitiv ușor al unei molecule este atras de atomul Cl ușor negativ al celei de-a doua molecule. Forța de atracție dintre cele două molecule este cunoscută ca o interacțiune dipol-dipol.

Există un tip special de interacțiune dipol-dipol, care este numit legătură de hidrogen. Această interacțiune implică un donator de hidrogen, care este un atom puternic electronegativ al unei molecule care își donează hidrogenul pentru a forma o legătură cu un alt atom puternic electronegativ cu o singură pereche de electroni dintr-o altă moleculă. Acesta din urmă este numit acceptor de hidrogen. Figura următoare (4) ilustrează legătura de hidrogen în apă.

Figura 4: Legarea hidrogenului în apă

Atomul de oxigen marcat B acceptă hidrogenul de la atomul de oxigen A și face o legătură între cele două molecule de apă. O atomul de oxigen A este donorul de hidrogen, în timp ce atomul de oxigen B este acceptorul de hidrogen.

Cum moleculele nepolare interacționează unul cu celălalt

Moleculele nepolare nu pot forma interacțiuni dipol-dipol. În schimb, ei interacționează unul cu altul, formând forțe de dispersie din Londra.

Electronii unei molecule se mișcă aleatoriu. Atunci când electronii sunt colectați către un capăt al moleculei nepolare, o indice de încărcare negativă este indusă la acel capăt. Aceasta face ca celălalt capăt al moleculei să fie ușor pozitiv. Aceasta duce la o separare temporară a încărcăturii de moleculă. Atunci când o altă moleculă nepolară ajunge în vecinătate, molecula anterioară are capacitatea de a induce un dipol și pe acesta din urmă. Acest lucru se datorează repulsiei unor taxe asemănătoare.

Densitatea electronică a capătului negativ al moleculei A respinge electronii capătului adiacent al moleculei B, determinând o sarcină pozitivă în acest scop. Apoi se formează o legătură slabă în cele două capete.

Interacțiunea dintre moleculele polar și nonpolar

Dispersiile londoneze sunt numite mult mai slabe decât forțele dipol-dipol ale moleculelor polare. Prin urmare, tendința moleculelor polare de a interacționa cu moleculele nepolare este minimă. Deoarece energia eliberată prin formarea forțelor de dispersie între moleculele polar și nepolar nu este suficientă pentru a rupe interacțiunile dipol-dipol puternice între moleculele polare. De aceea, substanțele dizolvate nepolar nu pot fi dizolvate în solvenți polari.

Referinţă: 

Kurtus, Ron. "Molecule polar și non-polar". Înțelegerea Chimiei: Școala pentru Campioni. N.p., n.d. Web. 07 februarie 2017. "De ce nu se dizolvă unii pe alții compuși polari și nepolari?" Chimie Stack Exchange. N.p., n.d. Web. 07 februarie 2017.

Datorită fotografiei:

"Dipoli acqua" de Riccardo Rovinetti - Activitate proprie (CC BY-SA 3.0) prin Wikimedia Commons

"Dioxid de carbon-octet-punct-încrucișat-colorat-2D" De Ben Mills - Muncă proprie (Public Domain) prin Wikimedia Commons

"Dipol-dipol-interacțiune în HCl-2D" De Benjah-bmm27 - Activitate proprie (Public Domain) prin Wikimedia Commons

"Hydrogen-bonding-in-water-2D" (Domeniul Public) prin Wikimedia Commons