Jak określić biegunowość cząsteczki?

To, czy cząsteczka jest polarna, czy nie, zależy całkowicie od polarności wiązań występujących w danym związku i niektórych parametrów tych wiązań. Ale zanim zagłębimy się w określanie polaryzacji, oto krótkie wyjaśnienie polaryzacji

Cząsteczka jest polarna, jeśli jedna jej część ma częściowy ładunek dodatni, a inna część ma częściowy ładunek ujemny.

W więź, 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.

Wartości elektroujemności mogą pomóc w ustaleniu, czy wiązanie między dwoma atomami może być kowalencyjne czy kowalencyjne polarne. Aby to zrobić, znajdź bezwzględną wartość różnicy między elektroujemnościami dwóch atomów. W oparciu o tę różnicę, poniższa tabela pokazuje, czy wiązanie jest kowalencyjne polarne, kowalencyjne czy jonowe.

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

Na przykład, ponieważ różnica elektroujemności między H (2,2) i O (3,44) wynosi 1,24, to wiązanie będzie kowalencyjne polarne. Ale co to oznacza dla cząsteczki zawierającej wiązanie O-H?

Chociaż wiązanie może być polarne w cząsteczce, sama cząsteczka może nie. Dlaczego to?

Opłaty częściowe lub momenty dipolowe (wynikające z polaryzacji wiązania) są ważne przy określaniu polarności molekularnej. Ale, wszystko obligacje muszą być brane pod uwagę. Jeśli wektory częściowego ładunku/momentu dipolowego kończą się znoszeniem, to cząsteczka może nie być polarna.

Aby przewidzieć momenty dipolowe, musisz zbadać geometrię wiązań, które można znaleźć za pomocą teorii odpychania par elektronów w powłoce walencyjnej (VSEPR). Teoria ta wychodzi z założenia, że ​​pary elektronów w powłoce walencyjnej atomu odpychają się nawzajem. Pary elektronów wokół atomu będą się zatem orientować, aby zminimalizować siły odpychające.

Spójrz na wodę. Woda jest związana z dwoma wodorami, a także ma dwie samotne pary elektronów. Ze względu na dwie pary pożyczek, cząsteczka ma wygięty czworościenny kształt. Aby określić, czy cząsteczka jest polarna, musisz spojrzeć na wektory ładunku częściowego.

Po pierwsze, na cząsteczce znajdują się dwie pary elektronów, co oznacza, że ​​w tym kierunku będzie duży wektor ładunku częściowego. Następnie tlen jest bardziej elektroujemny niż wodór i zabiera elektrony. Oznacza to, że wektor ładunku częściowego na każdym wiązaniu będzie miał składnik skierowany w stronę tlenu.

Podczas gdy wewnętrzny składnik wektora na każdym wiązaniu anuluje się, część skierowana w stronę tlenu nie. W związku z tym po stronie tlenowej cząsteczki występuje częściowy ładunek ujemny netto, a częściowe położenie netto po stronie wodorowej cząsteczki. Tak więc woda jest cząsteczką polarną.

A co z CO₂?

Po pierwsze, CO₂ nie ma samotnych par, ponieważ wszystkie elektrony są zaangażowane w dwa zestawy podwójnych wiązań między C i O. Oznacza to, że CO₂ ma geometrię liniową.

Następnie wiązanie C-O jest kowalencyjne polarne, ponieważ różnica elektroujemności wynosi 0,89. Teraz musisz zmapować moment dipolowy, aby wykonać geometrię molekularną. Jeden koniec cząsteczki ma częściowy ładunek ujemny skierowany w stronę tlenu. Ale dotyczy to również drugiej strony. W rezultacie momenty dipolowe znoszą się.

Tak więc CO₂ jest niepolarną cząsteczką.

Sprawdź się: Czy CH₄ polarny czy niepolarny?

Wskazówka: narysuj kształt cząsteczki, a następnie oblicz różnicę elektroujemności.

Odpowiedź: Ponieważ wszystkie momenty dipolowe znoszą się w tej czworościennej cząsteczce, CH₄ jest niepolarny.