POLARNOST (KEMIJA): POLARNE MOLEKULE I PRIMJERI - KEMIJA - 2025

Polarnost je svojstvo karakterizira prisutnost označen heterogene raspodjele elektrona gustoće u molekuli. Stoga u svojoj strukturi postoje negativno nabijena područja (δ-), a druga pozitivno nabijena (δ +), generirajući dipolni moment.

Dipolni trenutak (µ) veze je oblik ekspresije polariteta molekule. Obično je predstavljen kao vektor čije je porijeklo u naboju (+), a njegov se kraj nalazi u naboju (-), iako ga neki kemičari obrnuto predstavljaju.

Elektrostatička karta potencijala za molekulu vode. Izvor: Benjah-bmm27 putem Wikipedije.

Gornja slika prikazuje kartu elektrostatičkog potencijala za vodu, H ₂ O. Crvenkasto područje (atom kisika) odgovara onom s najvećom gustoćom elektrona, a može se vidjeti i da se to ističe na plavim regijama (vodikovi atomi).

Kako je raspodjela navedene elektronske gustoće heterogena, kaže se da postoji pozitivan i negativan pol. Zato govorimo o kemijskoj 'polarnosti' i dipolnom trenutku.

Dipolni trenutak

Dipolni moment µ definira se sljedećom jednadžbom:

µ = δ · d

Gdje je δ električni naboj svakog pola, pozitivan (+ δ) ili negativan (–δ), a d je udaljenost između njih.

Trenutak dipola obično se izražava u debaju, predstavljeno simbolom D. Jedan kubni metar jednak je 2,98 · 10 ²⁹ D.

Vrijednost dipolnog momenta veze između dva različita atoma je u odnosu na razliku u elektronegativnosti atoma koji tvore vezu.

Da bi molekula bila polarna, nije dovoljno imati polarne veze u svojoj strukturi, već mora imati i asimetričnu geometriju; na takav način da sprečava da se trenuci dipola vektorsko poništavaju.

Asimetrija u molekuli vode

Molekula vode ima dvije OH veze. Geometrija molekule je kutna, to jest oblikovana kao "V"; prema tome, dipolni trenuci veza se ne poništavaju, već se dobije njihov zbroj koji je usmjeren prema atomu kisika.

Elektrostatski potencijal karta za H ₂ O odražava.

Ako se opaža kutna molekula HOH, može se postaviti sljedeće pitanje: je li to stvarno asimetrično? Ako se imaginarna os povuče kroz atom kisika, molekula će se podijeliti u dvije jednake polovice: HOOH.

Ali, nije tako ako je zamišljena os vodoravna. Kad ova os sada podijeli molekulu na dvije polovice, imat ćete atom kisika s jedne strane, a dva atoma vodika s druge strane.

Iz tog razloga, očito simetrija H ₂ O prestane, te se stoga smatra asimetrični molekule.

Polarne molekule

Polarne molekule moraju ispunjavati niz karakteristika, poput:

-Podjela električnih naboja u molekularnoj strukturi je asimetrična.

-Obično su topljivi u vodi. To je zbog toga što polarne molekule mogu komunicirati dipolo-dipolnim silama, gdje vodu karakterizira veliki dipolni moment.

Uz to je njegova dielektrična konstanta vrlo visoka (78,5), što mu omogućuje da odvojeni električni naboji povećavaju njegovu topljivost.

- Općenito, polarne molekule imaju visoku točku ključanja i tališta.

Te su sile sastavljene interakcijom dipol-dipol, londonskim disperzivnim silama i stvaranjem vodikovih veza.

-S obzirom na njihov električni naboj, polarne molekule mogu provesti električnu energiju.

Primjeri

SW

Sumpor dioksid (SO ₂). Kisik ima elektronegativnost 3,44, dok je elektronegativnost sumpora 2,58. Stoga je kisik više elektronegativan od sumpora. Postoje dvije S = O veze, O imaju δ-naboj i S imaju naboj +.

Budući da je to kutna molekula sa S na vrhu, dva dipolna momenta usmjerena su u istom smjeru; i time, da se dodavanje, što je SO ₂ molekula polarni.

kloroform

Kloroformom (HCCl ₃). Postoji jedna CH veza i tri C-Cl veze.

Elektronegativnost C iznosi 2,55, a elektronegativnost H 2,2. Dakle, ugljik je više negativan od vodika; i zbog toga će se dipolni trenutak orijentirati od H (δ +) prema C (δ-): C ^δ- -H ^{δ +}.

U slučaju C-Cl veza C ima elektronegativnost 2,55, dok Cl ima elektronegativnost 3,16. Dipolni vektor ili dipolni trenutak orijentiran je od C do Cl u tri C ^{δ +} -Cl ^δ- veze.

Kao što je područje elektronima-siromašnih oko atom vodika i regije elektron bogatih sastoji od tri atoma klora, CHCl ₃ smatra polarna molekula.

HF

Vodikov fluorid ima samo jednu HF vezu. Elektronegativnost H iznosi 2,22, a elektronegativnost F 3,98. Stoga fluor završava s najvećom gustoćom elektrona, a veza između oba atoma najbolje se opisuje kao: H ^{δ +} -F ^δ-.

NH

Amonijak (NH ₃) ima tri NH veze. Elektronegativnost N iznosi 3,06, a elektronegativnost H 2,22. U sve tri veze, gustoća elektrona usmjerena je prema dušiku, što je još veće prisutnošću para slobodnih elektrona.

NH ₃ molekula je tetrahedralnog, s atomom dušika koji sjedi na tjeme. Tri dipolna momenta, koja odgovaraju NH vezama, usmjerena su u istom smjeru. U njima je δ- smješten u N, a δ + u H. Dakle, veze su: N ^δ- -H ^{δ +}.

Ovi dipolni trenuci, asimetrija molekule i slobodni par elektrona na dušiku čine amonijak visoko polarnom molekulom.

Makromolekule s heteroatomima

Kad su molekule vrlo velike, više ih nije sigurno klasificirati kao nepolarne ili polarne. To je zato što mogu postojati dijelovi njezine strukture s apolarnim (hidrofobnim) i polarnim (hidrofilnim) karakteristikama.

Ove vrste spojeva poznate su kao amfifili ili amfipatike. Budući da se apolarni dio može smatrati siromašan elektronom u odnosu na polarni dio, u strukturi je prisutan polaritet, a amfifilni spojevi smatraju se polarnim spojevima.

Općenito se može očekivati ​​da makromolekula s heteroatomima ima dipolske momente, a time i kemijsku polarnost.

Pod heteroatomi se podrazumijevaju oni koji se razlikuju od onih koji čine kostur strukture. Na primjer, ugljikov kostur biološki je najvažniji od svih, a atom s kojim ugljik čini vezu (pored vodika) naziva se heteroatomom.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck i Stanley. (2008). Kemija. (8. izd.). CENGAGE Učenje.
2. Prof. Krishnan. (2007). Polarni i nepolarni spojevi. Louis Community College. Oporavilo od: users.stlcc.edu
3. Murmson, serm. (14. ožujka 2018.). Kako objasniti polaritet. Sciencing. Oporavilo od: sciaching.com
4. Helmenstine, Anne Marie, dr. Sc. (05. prosinca 2018.). Definicija i primjeri polarne veze (polarna kovalentna veza). Oporavilo od: misel.com
5. Wikipedia. (2019). Kemijska polarnost. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
6. Quimitube. (2012). Kovalentna veza: polaritet veze i molekularni polaritet. Oporavilo od: quimitube.com