Cum influențează forma moleculară polaritatea

Polaritatea apare în molecule covalente. Legăturile covalente se formează atunci când doi atomi fie ai aceluiași element, fie a unor elemente diferite, împart electroni, astfel încât fiecare atom își realizează configurația electronică a gazului nobil. Aceste molecule covalente pot fi fie polare, fie nepolar.

Acest articol explică,
     1. Ce este polaritatea?
     2. Cum influențează forma moleculară polaritatea
     3. Exemple

Ce este polaritatea?

Polaritatea unei molecule definește alte proprietăți fizice, cum ar fi punctul de topire, punctul de fierbere, tensiunea superficială, presiunea vaporilor etc. În termeni simpli, polaritatea are loc când distribuția electronilor într-o moleculă este asimetrică. Aceasta are ca rezultat un moment dipol net în moleculă. Un capăt al moleculei este încărcat negativ, în timp ce celălalt capătă o încărcătură pozitivă.

Principalul motiv pentru polaritatea unei molecule este electronegativitatea celor doi atomi care participă la legătura covalentă. În legarea covalentă, doi atomi se reunesc pentru a împărți o pereche de electroni. Perechea comună a electronilor aparține ambelor atomi. Cu toate acestea, atracțiile atomilor față de electroni diferă de la element la element. Pentru un exemplu, oxigenul arată mai multă atracție față de electroni decât hidrogenul. Aceasta se numește electronegativitate.

Când cei doi atomi care participă la formarea legăturii au diferențe electronegative 0,4<, the pair of electrons they share is pulled towards the more electronegative atom. This results in a slight negative charge on the more electronegative atom, leaving a slight positive charge on the other. In such cases, the molecule is considered to be polarized.

Figura 1: Molecule de fluorură de hidrogen

F extrem de negativ în molecula HF are o încărcătură negativă ușoară în timp ce atomul H devine ușor pozitiv. Aceasta are ca rezultat un moment dipol net într-o moleculă.

Cum influențează forma moleculară polaritatea

Polarizarea unei molecule depinde în mare măsură de forma moleculei. O moleculă diatomică ca HF menționată mai sus nu are nici o problemă de formă. Momentul dipol net se datorează numai distribuției inegale a electronilor dintre cei doi atomi. Cu toate acestea, atunci când există mai mult de doi atomi implicați în realizarea unei legături, există multe complexități.

Să aruncăm o privire asupra moleculei de apă, care este foarte polară, ca un exemplu.

Figura 2: Molecule de apă

Molecula de apă are o formă îndoită. Prin urmare, atunci când cele două perechi de electroni împărțite de oxigen cu doi atomi de hidrogen sunt trași spre oxigen, momentul dipol net are ca rezultat direcția atomului de oxigen. Nu există altă forță care să anuleze momentul dipolului rezultat. Prin urmare, molecula de apă este foarte polară.

Figura 3: Molecule de amoniac

Molecula de amoniac are o formă piramidă, iar atomul N electronegativ trage electronii spre sine. Cele trei legături N-H nu se află în același plan; prin urmare, momentele dipol create nu sunt anulate. Acest lucru face ca amoniacul să fie o moleculă polară.

Cu toate acestea, momentele dipolului sunt uneori anulate datorită formei moleculelor, făcând molecula nepolară. Dioxidul de carbon este o astfel de moleculă.

Figura 4: Molecule de dioxid de carbon

Atomii C și O au o diferență de electronegativitate de 1,11, ceea ce face ca electronii să fie influențați mai mult față de atomul de O. Cu toate acestea, molecula de dioxid de carbon are o formă liniară plană. Toți cei trei atomi sunt pe același plan cu C în mijlocul a doi atomi de O. Momentul dipol al unei legături C-O anulează cealaltă, deoarece acestea sunt în două direcții opuse, făcând molecula de dioxid de carbon nepolară. Chiar dacă diferența de electronegativitate a fost suficientă, forma joacă un rol crucial în determinarea polarității moleculei.

Polaritatea tetraclorurii de carbon este, de asemenea, un scenariu similar.

Figura 5: Molecule de tetraclorură de carbon

Diferența de electronegativitate dintre carbon și clor este suficientă pentru ca legătura C-Cl să devină polarizată. Perechii de electroni împărțiți între C și Cl sunt mai mult față de atomii de Cl. Cu toate acestea, molecula de tetraclorură de carbon are o formă simetrică de tetraedru, ceea ce duce la anularea momentelor dipol net ale legăturilor, rezultând un moment dipol net net. Prin urmare, molecula devine nepolară.

Datorită fotografiei:

1. "Hidrogen-fluorură-3D-vdW" ByBenjah-bmm27- Lucrări proprii asumate (pe baza cererilor de copyright) (Domeniul public) prin Wikimedia Commons
2. "Ammonium-2D" de Lukáš Mižoch - Lucrare proprie (Domeniul Public) prin Wikimedia Commons
3. "Dioxid de carbon" (Domeniul Public) prin Wikimedia Commons
4. "Carbon-tetraclorid-3D-balls" (Domeniul Public) prin Wikimedia Commons

Referinţă:

1. "De ce molecula de tetraclorură de carbon este nonpolară și totuși legăturile din ea sunt polare?" Socratic.org. N.p., n.d. Web. 13 februarie 2017.
2. "Este amoniacul polar?". N.p., n.d. Web. 13 februarie 2017.
3. Ophardt, Charles E. "Polaritatea moleculară". Colegiul Elmhurst, 2003. Web. 13 februarie 2017.