Polarität erklären

In der Chemie bezieht sich Polarität auf die Art und Weise, wie Atome miteinander verbunden sind. Wenn Atome in einer chemischen Bindung zusammenkommen, teilen sie sich Elektronen. Ein polares Molekül entsteht, wenn eines der Atome eine stärkere Anziehungskraft auf die Elektronen in der Bindung ausübt. Die Elektronen werden stärker von diesem Atom angezogen, sodass das Molekül ein leichtes Ladungsungleichgewicht aufweist.

In einem neutralen Atom umkreisen Elektronen den Atomkern in einer Wolke. Wenn sich Atome verbinden, teilen sie sich diese Elektronen. In diesem Fall schneiden sich die Elektronendichtewolken. Am ausgeprägtesten ist dies bei einer kovalenten Bindung, bei der Elektronen gleichmäßig verteilt sind. Wenn ein Molekül jedoch polar ist, tendieren die Elektronen zu einem der Atome der Bindung. Das genaue Bild der Elektronendichtewolken für diese Bindungen kann je nach den beteiligten Atomen unterschiedlich sein.

Die Polarität einer Bindung wird durch ein periodisches Konzept namens Elektronegativität bestimmt. Elektronegativität ist ein Ausdruck der Tendenz eines Atoms, Elektronen in einer chemischen Bindung anzuziehen. Um die Polarität einer Bindung zu bestimmen, müssen Sie den Unterschied in den Elektronegativitäten der beteiligten Atome ermitteln. Wenn die Differenz zwischen 0,4 und 1,7 liegt, ist die Bindung polar. Ist der Unterschied größer, hat die Bindung einen ionischen Charakter. Dies bedeutet, dass die Elektronen dem weniger elektronegativen Element entnommen werden und ihre ganze Zeit damit verbringen, das stärker elektronegative Element zu umkreisen. Wenn die Differenz der Elektronegativitäten kleiner als 0,4 ist, ist die Bindung unpolar kovalent. Dies bedeutet, dass die Elektronen gleichmäßig zwischen den Atomen verteilt werden und die Bindung keinen polaren Charakter hat.

In einer polaren Bindung wird die resultierende Differenz der Teilladungen jedes Atoms als Dipolmoment bezeichnet. Die negative Teilladung befindet sich am elektronegativeren Element. Die positive Teilladung befindet sich am weniger elektronegativen Element. Die Dipolmomente in den einzelnen Bindungen, aus denen ein Molekül besteht, können dem gesamten Molekül ein entsprechendes Nettodipolmoment verleihen. Obwohl das Molekül als elektrisch neutral bezeichnet wird, hat es aufgrund seines Dipolmoments immer noch einige anziehende und abstoßende Eigenschaften. Dies kann zu einigen einzigartigen molekularen Eigenschaften führen. Das molekulare Dipolmoment des Wassermoleküls führt beispielsweise zu der charakteristisch hohen Oberflächenspannung des Wassers.

In bestimmten Fällen sind die einzelnen Bindungen eines Moleküls polarer Natur, das Molekül selbst jedoch nicht. Dies tritt auf, wenn sich die Teilladungen aufgrund gleicher Stärke und entgegengesetzter physikalischer Ausrichtung gegenseitig aufheben. Das Kohlendioxidmolekül besteht beispielsweise aus zwei Kohlenstoff-Sauerstoff-Bindungen. Die Elektronegativität von Sauerstoff beträgt 3,5 und die von Kohlenstoff beträgt 2,5. Sie haben einen Unterschied von eins, was bedeutet, dass jede Kohlenstoff-Sauerstoff-Bindung polar ist. Im Kohlendioxidmolekül sind die Atome jedoch linear mit dem Kohlenstoff in der Mitte ausgerichtet. Die Teilladungen der beiden Sauerstoffatome heben sich auf und ergeben ein unpolares Molekül.