Przed określeniem, czy związek jest polarny, musisz określić, czy wiązania w tym związku są polarne. Musisz także określić geometrię molekularną wiązań i dowolnych par elektronów.
Zanim zaczniesz mówić o tym, czy cały związek jest polarny, spójrz na to, co decyduje o tym, czy wiązanie jest polarne. Następnie możesz zastosować te reguły, aby określić, czy każda cząsteczka jest polarna, czy niepolarna.
Co sprawia, że Bond jest polarny?
Cząsteczka jest polarna, jeśli jedna jej część ma częściowy ładunek dodatni, a druga część ma częściowy ładunek ujemny.
W wiązaniu atomy mogą albo dzielić elektrony (kowalencyjne), albo je oddawać (jonowe). Atom, który trzyma elektrony bliżej, będzie więc bardziej naładowany ujemnie niż drugi atom.
Elektroujemność jest miarą tego, jak bardzo dany pierwiastek potrzebuje elektronów. W sekcji Zasoby znajdziesz układ okresowy, który informuje o elektroujemności każdego pierwiastka. Im wyższa jest ta liczba, tym bardziej atom tego pierwiastka „zachwyci” elektrony w wiązaniu. Na przykład fluor jest najbardziej elektroujemnym pierwiastkiem.
Wartości elektroujemności mogą pomóc w określeniu, jaki rodzaj wiązania istnieje między dwoma atomami. Czy wiązanie może być jonowe czy kowalencyjne? Aby to zrobić, znajdź wartość bezwzględną różnicy między elektroujemnościami dwóch atomów. W oparciu o tę wartość, poniższa tabela pokazuje, czy wiązanie jest polarnym wiązaniem kowalencyjnym, kowalencyjnym czy jonowym.
Typ obligacji |
Różnica elektroujemności |
czysty kowalencyjny |
<0.4 |
kowalencyjny polarny |
od 0,4 do 1,8 |
joński |
>1.8 |
Pomyśl o wodzie. Jaka jest różnica elektroujemności między atomami w wodzie? Różnica elektroujemności między H (2,2) i O (3,44) wynosi 1,24. Jako takie, wiązanie jest kowalencyjne polarne.
Polaryzacja wiązania i polaryzacja cząsteczki
Jak widzieliście powyżej, wiązanie w cząsteczce może być polarne. Co to oznacza dla całej cząsteczki?
Przy określaniu polarności cząsteczki, wszystkie obligacje muszą być brane pod uwagę. Oznacza to, że częściowy ładunek wektorowy z każdego wiązania musi zostać zsumowany. Jeśli się znoszą, cząsteczka może nie być polarna. Jeśli pozostały składniki wektora, to wiązanie jest polarne.
Aby znaleźć kierunek tych wektorów, musisz zbadać geometrię molekularną wiązań. Możesz to znaleźć dzięki teorii odpychania par elektronów w powłoce walencyjnej (VSEPR).
Teoria zaczyna się od założenia, że pary elektronów w powłoce walencyjnej atomu odpychają się nawzajem (ponieważ jak ładunki odpychają się). W rezultacie pary elektronów wokół atomu zorientują się, aby zminimalizować siły odpychające.
Jeszcze raz spójrz na wodę. Woda jest związana z dwoma wodorami, a także ma dwie samotne pary elektronów. Ma wygięty czworościenny kształt.
Aby określić, czy cząsteczka jest polarna, czy nie, musisz spojrzeć na wektory ładunku częściowego na dwóch wiązaniach w cząsteczce.
Po pierwsze, na cząsteczce znajdują się dwie pary elektronów, co oznacza, że w tym kierunku będzie duży ujemny wektor ładunku częściowego.
Następnie tlen jest bardziej elektroujemny niż wodór i zabiera elektrony. Oznacza to, że wektor ładunku częściowego na każdym wiązaniu będzie miał składową ujemną skierowaną w stronę tlenu.
Wewnętrzny składnik wektora na każdym wiązaniu zostanie anulowany. Część skierowana w stronę tlenu nie zostanie anulowana. W rezultacie, po stronie tlenowej cząsteczki znajduje się częściowy ładunek ujemny netto. Istnieje również częściowa pozycja netto w kierunku wodorowej strony cząsteczki.
Ta analiza pokazuje, że woda jest cząsteczka polarna.
A co z CH4?
Po pierwsze, CH4 nie ma samotnych par, ponieważ wszystkie elektrony są zaangażowane w pojedyncze wiązanie między C i H. CH4 ma tetraedryczną geometrię molekularną.
Następnie wiązanie C-H jest kowalencyjne, ponieważ różnica elektroujemności wynosi 0,35. Wszystkie wiązania są kowalencyjne i nie będzie dużego momentu dipolowego. Tak więc CH4 jest niepolarną cząsteczką.
Różnicę między cząsteczkami polarnymi i niepolarnymi można zatem znaleźć za pomocą wektorów częściowego ładunku wynikającego z każdego wiązania.