В химии полярность относится к способу связи атомов друг с другом. Когда атомы объединяются в химическую связь, они разделяют электроны. Полярная молекула возникает, когда один из атомов оказывает более сильную силу притяжения на электроны в связи. Электроны больше притягиваются к этому атому, так что молекула демонстрирует небольшой дисбаланс заряда.
Место электронов в связи
В нейтральном атоме электроны вращаются вокруг ядра атома в облаке. Когда атомы связываются, они разделяют эти электроны. В этом случае облака электронной плотности пересекаются друг с другом. Это наиболее ярко проявляется в ковалентной связи, в которой электроны делятся поровну. Однако, когда молекула полярна, электроны стремятся к одному из атомов связи. Точное изображение облаков электронной плотности для этих связей может различаться в зависимости от задействованных атомов.
Определение полярности
Полярность связи определяется периодическим понятием, называемым электроотрицательностью. Электроотрицательность - это выражение тенденции атома притягивать электроны химической связью. Чтобы определить полярность связи, вы должны найти разницу в электроотрицательности задействованных атомов. Если разница составляет от 0,4 до 1,7, связь будет полярной. Если разница больше, связь будет иметь ионный характер. Это означает, что электроны будут отбираться от менее электроотрицательного элемента и проводить все свое время, вращаясь вокруг более электроотрицательного элемента. Если разница в электроотрицательностях меньше 0,4, связь будет неполярной ковалентной. Это означает, что электроны будут поровну поделены между атомами и связь не будет иметь полярного характера.
Дипольный момент
В полярной связи результирующая разница в парциальных зарядах каждого атома называется дипольным моментом. Отрицательный частичный заряд находится у более электроотрицательного элемента. Положительный частичный заряд находится на менее электроотрицательном элементе. Дипольные моменты в отдельных связях, составляющих молекулу, могут дать всей молекуле соответствующий суммарный дипольный момент. Хотя молекула считается электрически нейтральной, она все же обладает некоторыми свойствами притяжения и отталкивания из-за своего дипольного момента. Это может привести к некоторым уникальным молекулярным свойствам. Например, молекулярный дипольный момент молекулы воды приводит к характерно высокому поверхностному натяжению воды.
Полярные связи и полярные молекулы
В некоторых случаях отдельные связи молекулы полярны по природе, но сама молекула - нет. Это происходит, когда частичные заряды нейтрализуют друг друга из-за равной силы и противоположной физической ориентации. Например, молекула углекислого газа состоит из двух углерод-кислородных связей. Электроотрицательность кислорода 3,5, а углерода 2,5. У них разница в единицу, что означает, что каждая связь углерод-кислород полярна. Однако в молекуле диоксида углерода атомы ориентированы линейно с углеродом посередине. Частичные заряды двух атомов кислорода сокращаются, образуя неполярную молекулу.