Unterschiede zwischen polar und unpolar in der Chemie

Die Elektronegativität bestimmt, wie sehr ein Atom Elektronen haben möchte. Je elektronegativer ein Atom ist, desto mehr will es Elektronen. Dies ist wichtig, wenn man sich die verschiedenen Arten von Anleihen ansieht.

Wenn ein Atom viel mehr ist elektronegativ als einem anderen, dann kann es entweder ein Elektron vollständig vom anderen Atom nehmen (ionische Bindung) oder es kann die Elektronen einfach mehr zu sich selbst ziehen (polare kovalente Bindung). Daher sind kovalente Bindungen, die Atome mit sehr hoher Elektronegativität (wie Sauerstoff oder Fluor) enthalten, polar. Der Sauerstoff oder Fluor bindet die Elektronen.

Dies ist die Grundlage für den Unterschied zwischen polaren und unpolaren Bindungen. Die ungleiche Verteilung von Elektronen führt dazu, dass die Bindung ein teilweise positives Ende und ein teilweise negatives Ende hat. Das elektronegativere Atom ist teilweise negativ (bezeichnet als δ^-), während das andere Ende teilweise positiv ist (bezeichnet als δ⁺).

Bindungen können entweder vollständig unpolar oder vollständig polar sein. Eine vollständig polare Bindung entsteht, wenn eines der Atome so elektronegativ ist, dass es dem anderen Atom ein Elektron entzieht (dies wird als an. bezeichnet). Ionenverbindung).

Wenn die Elektronegativitäten hingegen exakt gleich sind, wird die Bindung als unpolare kovalente Bindung betrachtet. Die beiden Atome teilen sich vollständig Elektronen.

Aber was passiert zwischen diesen beiden Extremen?

Hier ist eine Tabelle, die zeigt, welche Art von Bindung aufgrund des Unterschieds in der Elektronegativität wahrscheinlich gebildet wird:

https://chem.libretexts.org/Courses/Oregon_Institute_of_Technology/OIT%3A_CHE_202_-_General_Chemistry_II/Unit_6%3A_Molecular_Polarity/6.1%3A_Electronegativity_and_Polarity

Der Unterschied zwischen polaren und unpolaren Bindungen ist also auf den Elektronegativitätsunterschied der Atome zurückzuführen.

Eine Verbindung kann polare kovalente Bindungen aufweisen und dennoch keine polare Verbindung sein. Warum das?

Polare Verbindungen haben einen Nettodipol durch asymmetrisch angeordnete polare Bindungen. Dies bedeutet, dass sie sowohl eine teilweise positive als auch eine teilweise positive Ladung haben, die sich nicht aufheben. Ein Beispiel hierfür ist Wasser.

Unpolare Verbindungen können ihre Elektronen entweder vollständig teilen oder symmetrische polare Bindungen haben, die am Ende jede Art von Nettodipol aufheben. Ein Beispiel dafür ist BF₃. Da die polaren Bindungen in einer einzigen Ebene angeordnet sind, heben sie sich am Ende auf.

Die chemische Polarität spielt eine große Rolle bei der Interaktion verschiedener Moleküle. Warum löst sich beispielsweise Zucker in Wasser auf, Öl jedoch nicht?

Es geht um Polar vs. unpolar.

Wasser ist ein polares Lösungsmittel. Das Sauerstoffatom enthält zwei freie Elektronenpaare und ist elektronegativer als Wasserstoff, wodurch die Elektronen zu sich gezogen werden. Als Ergebnis ist das Sauerstoffatom mit einer negativen Teilladung verbunden. Die Wasserstoffe hingegen sind im Wesentlichen Protonen und haben eine positive Teilladung, die mit ihnen verbunden ist.

Zucker ist auch polar! Es hat viele Hydroxylgruppen (OH), die leicht Wasserstoffbrückenbindungen eingehen. Zucker weist somit sowohl positive als auch negative Teilladungen auf. Als Ergebnis gibt es sowohl in Wasser als auch in Zucker Wasserstoffbrücken-Donoren und -Akzeptoren. Aus diesem Grund löst sich Zucker in Wasser auf.

Auf der anderen Seite besteht so etwas wie Öl hauptsächlich aus C-H-Bindungen. Wie oben diskutiert, ist eine C-H-Bindung nicht polar, da die Elektronegativität zwischen den beiden Atomen in der Bindung nicht so unterschiedlich ist. Das bedeutet, dass Öl insgesamt keine positive oder negative Teilladung aufweist. Dieses Fehlen von Teilladungen bedeutet, dass das Ölmolekül keine Wasserstoffbrückenbindung eingehen kann. Da Wasser gerne Wasserstoff bindet und an polaren Molekülen verbleibt, löst das Wasser das Öl nicht auf.

Ein Blick auf die Struktur der Verbindung und die Art der darin enthaltenen Bindungen sagt viel darüber aus, ob das Molekül teilweise positiv oder teilweise negativ geladen sein kann oder nicht. Wenn es kann, dann ist es wahrscheinlich polar. Wenn nicht, dann ist es unpolar.