Wie man die Polarität eines Moleküls bestimmt

Ob ein Molekül polar ist oder nicht, hängt vollständig von der Polarität der in einer bestimmten Verbindung gefundenen Bindungen und einigen Parametern dieser Bindungen ab. Bevor Sie sich jedoch mit der Bestimmung der Polarität befassen, finden Sie hier eine kurze Erklärung der Polarität

Ein Molekül ist polar, wenn ein Teil davon eine positive Teilladung und ein anderer Teil eine negative Teilladung hat.

In einem Bindung, Atome können Elektronen entweder teilen (kovalent) oder abgeben (ionisch). Das Atom, das die Elektronen näher hält, wird daher negativer geladen sein als das andere Atom.

Die Elektronegativität ist ein Maß dafür, wie sehr ein bestimmtes Element Elektronen haben möchte. Im Abschnitt Ressourcen finden Sie ein Periodensystem, das die Elektronegativität jedes Elements angibt. Je höher diese Zahl ist, desto mehr wird ein Atom dieses Elements die Elektronen in einer Bindung "einfangen".

Elektronegativitätswerte können Ihnen helfen zu bestimmen, ob eine Bindung zwischen zwei Atomen wahrscheinlich kovalent oder polar kovalent ist. Dazu ermitteln Sie den Absolutwert der Differenz der Elektronegativitäten der beiden Atome. Basierend auf diesem Unterschied zeigt die folgende Tabelle, ob die Bindung polar kovalent, kovalent oder ionisch ist.

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

Da beispielsweise die Elektronegativitätsdifferenz zwischen H (2.2) und O (3.44) 1.24 beträgt, wäre diese Bindung polar kovalent. Aber was bedeutet das für ein Molekül mit einer OH-Bindung?

Während eine Bindung innerhalb eines Moleküls polar sein kann, muss das Molekül selbst dies nicht tun. Warum ist das?

Teilgebühren oder Dipolmomente (resultierend aus der Bindungspolarität) sind wichtig bei der Bestimmung der molekularen Polarität. Aber, alle Anleihen sind zu berücksichtigen. Wenn sich die Vektoren von Teilladung/Dipolmoment am Ende aufheben, ist das Molekül möglicherweise nicht polar.

Um Dipolmomente vorherzusagen, müssen Sie die Geometrie der Bindungen untersuchen, die Sie mit der Valenzschalen-Elektronenpaar-Abstoßungstheorie (VSEPR) finden können. Diese Theorie geht von der Idee aus, dass sich Elektronenpaare in der Valenzschale eines Atoms gegenseitig abstoßen. Dadurch orientieren sich die Elektronenpaare um ein Atom herum, um Abstoßungskräfte zu minimieren.

Schauen Sie sich das Wasser an. Wasser ist an zwei Wasserstoffatome gebunden und hat auch zwei einsame Elektronenpaare. Aufgrund der beiden Darlehenspaare hat das Molekül eine tetraedrisch gebogene Form. Um festzustellen, ob das Molekül polar ist oder nicht, müssen Sie sich die Teilladungsvektoren ansehen.

Erstens gibt es zwei Elektronenpaare auf dem Molekül, was bedeutet, dass es einen großen Teilladungsvektor in diese Richtung gibt. Als nächstes ist Sauerstoff elektronegativer als Wasserstoff und nimmt die Elektronen auf. Dies bedeutet, dass der Partialladungsvektor an jeder Bindung eine Komponente hat, die zum Sauerstoff zeigt.

Während sich die nach innen gerichtete Komponente des Vektors an jeder Bindung aufhebt, wird der zum Sauerstoff zeigende Teil dies nicht tun. Als solche gibt es eine negative Nettopartialladung auf der Sauerstoffseite des Moleküls und eine Nettopartialposition auf der Wasserstoffseite des Moleküls. Wasser ist also ein polares Molekül.

Was ist mit CO₂?

Zuerst CO₂ hat keine einsamen Paare, da alle Elektronen an zwei Sätzen von Doppelbindungen zwischen C und O beteiligt sind. Dies bedeutet, dass CO₂ hat eine lineare Geometrie.

Als nächstes ist die C-O-Bindung polar kovalent, da die Differenz der Elektronegativität 0,89 beträgt. Jetzt müssen Sie das Dipolmoment abbilden, um die Molekülgeometrie zu erstellen. Ein Ende des Moleküls weist eine negative Teilladung auf, die zum Sauerstoff zeigt. Aber das gilt auch am anderen Ende. Dadurch heben sich die Dipolmomente auf.

Somit ist CO₂ ist ein unpolares Molekül.

Testen Sie sich selbst: Ist CH₄ polar oder unpolar?

Hinweis: Zeichnen Sie die Molekülform auf und berechnen Sie dann die Elektronegativitätsdifferenz.

Antwort: Da sich in diesem tetraedrischen Molekül alle Dipolmomente aufheben, ist CH₄ ist unpolar.