ПОЛЯРНОСТ (ХИМИЯ): ПОЛЯРНИ МОЛЕКУЛИ И ПРИМЕРИ - ХИМИЯ - 2026

В химически полярност е собственост характеризира с наличието на маркирани хетерогенно разпределяне на електронни плътности в молекулата. Следователно в своята структура има отрицателно заредени области (δ-), а други положително заредени (δ +), генериращи диполен момент.

Диполният момент (µ) на връзка е форма на изразяване на полярността на молекулата. Обикновено се представя като вектор, чийто произход е в заряда (+), а краят му е разположен в заряда (-), въпреки че някои химици го представят обратно.

Електростатична карта на потенциала на водната молекула. Източник: Benjah-bmm27 чрез Wikipedia.

Горното изображение показва електростатичната карта на потенциала за вода, H ₂ O. Червеникавият участък (кислороден атом) съответства на този с най-висока плътност на електрон и също може да се види, че това се откроява върху сините области (водородни атоми).

Тъй като разпределението на споменатата електронна плътност е хетерогенно, се казва, че има положителен и отрицателен полюс. Ето защо говорим за химическа „полярност“ и диполен момент.

Диполен момент

Диполният момент µ се определя от следното уравнение:

µ = δ · d

Където δ е електрическият заряд на всеки полюс, положителен (+ δ) или отрицателен (–δ), и d е разстоянието между тях.

Диполният момент обикновено се изразява в деба, представен със символа D. Един кулон · метър е равен на 2.998 · 10 ²⁹ D.

Стойността на диполния момент на връзката между два различни атома е във връзка с разликата в електроотрицателността на атомите, които образуват връзката.

За да бъде една молекула полярна, не е достатъчно да има полярни връзки в структурата си, но трябва да има и асиметрична геометрия; по такъв начин, че не позволява на диполните моменти да отменят векторите.

Асиметрия във водната молекула

Водната молекула има две ОН връзки. Геометрията на молекулата е ъглова, тоест оформена като "V"; следователно, диполните моменти на връзките не се отменят взаимно, а по-скоро сумата от тях се получава, насочена към кислородния атом.

Електростатичната карта на потенциала за H ₂ O отразява това.

Ако се наблюдава ъгловата молекула HOH, може да възникне следният въпрос: наистина ли е асиметричен? Ако въображаема ос се изтегли през кислородния атом, молекулата ще се раздели на две равни половини: HOOH.

Но не е така, ако въображаемата ос е хоризонтална. Когато тази ос сега раздели молекулата обратно на две половини, ще имате кислородния атом от едната страна и двата водородни атома от другата.

Поради тази причина, видимата симетрията на H ₂ O престава да съществува и поради това се счита асиметрична молекула.

Полярни молекули

Полярните молекули трябва да отговарят на редица характеристики, като например:

-Разпределението на електрическите заряди в молекулната структура е асиметрично.

-Обикновено те са разтворими във вода. Това е така, защото полярните молекули могат да взаимодействат чрез дипол-диполни сили, където водата се характеризира с това, че има голям диполен момент.

В допълнение, неговата диелектрична константа е много висока (78.5), което му позволява да поддържа електрическите заряди разделени, увеличавайки разтворимостта си.

-По принцип полярните молекули имат висока точка на кипене и топене.

Тези сили са съставени от взаимодействието дипол-дипол, лондонските дисперсивни сили и образуването на водородни връзки.

-След електрическия си заряд полярните молекули могат да провеждат електричество.

Примери

SW

Сярен диоксид (SO ₂). Кислородът има електронегативност 3,44, докато електроотрицателността на сярата 2,58. Следователно кислородът е по-електроотрицателен от серата. Има две S = O връзки, O има δ-заряд, а S има δ + заряд.

Тъй като е ъглова молекула със S във върха, двата диполни момента са ориентирани в една и съща посока; и следователно, те добавят нагоре, което прави SO ₂ молекула полярен.

СНС

Хлороформ (HCCl ₃). Има една СН връзка и три С-С1 връзки.

Електроотрицателността на С е 2,55, а електроотрицателността на Н е 2,2. По този начин въглеродът е по-електроотрицателен от водорода; и следователно диполният момент ще бъде ориентиран от H (δ +) към C (δ-): C ^δ- -H ^{δ +}.

В случай на C-Cl връзки, C има електроотрицателност 2,55, докато Cl има електроотрицателност 3,16. Диполният вектор или диполният момент е ориентиран от С до Cl в трите C ^{δ +} -Cl ^δ- връзки.

Тъй като е електрон-лошо област около водороден атом и електрон-богата област, съставена от трите хлорни атоми, хлороформ ₃ се счита полярен молекула.

HF

Водородният флуорид има само една HF връзка. Електроотрицателността на Н е 2,22, а електроотрицателността на F е 3,98. Следователно флуорът завършва с най-високата плътност на електроните и връзката между двата атома се описва най-добре като: H ^{δ +} -F ^δ-.

NH

Амоняк (NH ₃) има три NH връзки. Електроотрицателността на N е 3,06, а електроотрицателността на Н е 2,22. И в трите връзки електронната плътност е ориентирана към азот, като е още по-висока от наличието на двойка свободни електрони.

В NH ₃ молекулата е тетраедър, с азотния атом, заемащ връх. Трите диполови момента, съответстващи на NH връзките, са ориентирани в една и съща посока. В тях δ- се намира в N, а δ + в H. Така връзките са: N ^δ- -H ^{δ +}.

Тези диполни моменти, асиметрията на молекулата и свободната двойка електрони върху азота правят амоняка силно полярна молекула.

Макромолекули с хетероатоми

Когато молекулите са много големи, вече не е сигурно, че самите те са класифицирани като неполярни или полярни. Това е така, защото може да има части от неговата структура, както с аполарни (хидрофобни), така и с полярни (хидрофилни) характеристики.

Тези видове съединения са известни като амфифили или амфипатици. Тъй като неполярната част може да се счита за бедна на електрон по отношение на полярната част, в структурата има полярност и амфифилните съединения се считат за полярни съединения.

Макромолекула с хетероатоми може да се очаква като цяло да има диполни моменти и следователно химическа полярност.

Под хетероатомите се разбират тези, които са различни от тези, които изграждат скелета на структурата. Например въглеродният скелет е биологично най-важният от всички, а атомът, с който въглеродът образува връзка (в допълнение към водорода), се нарича хетероатом.

Препратки

1. Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. (2008 г.). Химия. (8-мо изд.). CENGAGE Обучение.
2. Проф. Кришнан. (2007 г.). Полярни и неполярни съединения. Общностният колеж в Сейнт Луис. Възстановени от: users.stlcc.edu
3. Мърмсън, Серм. (14 март 2018 г.). Как да обясним полярността. Sciencing. Възстановено от: sciaching.com
4. Хелменстин, Ан Мари, доктор на науките (05 декември 2018 г.). Определение и примери за полярна връзка (полярна ковалентна връзка). Възстановено от: thinkco.com
5. Wikipedia. (2019). Химическа полярност. Възстановено от: en.wikipedia.org
6. Quimitube. (2012 г.). Ковалентна връзка: полярност на връзката и молекулярна полярност. Възстановено от: quimitube.com