Hur påverkar molekylär form polaritet

Polaritet uppstår i kovalenta molekyler. Kovalenta bindningar bildas när två atomer av antingen samma element eller olika element delar elektroner så att varje atom fullbordar sin elektroniska konfiguration av ädelgas. Dessa kovalenta molekyler kan antingen vara polära eller icke-polära.

Denna artikel förklarar,
     1. Vad är polaritet
     2. Hur påverkar molekylär form polariteten
     3. Exempel

Vad är polaritet

Polariteten hos en molekyl definierar dess andra fysikaliska egenskaper såsom smältpunkt, kokpunkt, ytspänning, ångtryck etc. I enkla termer uppträder polaritet när elektronfördelningen i en molekyl är asymmetrisk. Detta resulterar i ett netdipolmoment i molekylen. En ände av molekylen laddas negativt medan den andra får en positiv laddning.

Huvudskälet till polariteten hos en molekyl är elektronegativiteten hos de två atomer som deltar i den kovalenta bindningen. Vid kovalent bindning kommer två atomer att samlas för att dela ett par elektroner. Det delade elektronparet hör till båda atomerna. Attraktionerna av atomer mot elektronerna varierar emellertid från element till element. Exempelvis visar syre mer attraktion mot elektroner än väte. Detta kallas elektronegativitet.

När de två atomen som deltar i att bilda bindningen har elektronegativ skillnad 0,4<, the pair of electrons they share is pulled towards the more electronegative atom. This results in a slight negative charge on the more electronegative atom, leaving a slight positive charge on the other. In such cases, the molecule is considered to be polarized.

Figur 1: Hydrogenfluoridmolekyl

Den högt negativa F i HF-molekylen får en liten negativ laddning medan H-atomen blir något positiv. Detta resulterar i ett nätdipolmoment i en molekyl.

Hur påverkar molekylär form polaritet

Polariseringen av en molekyl beror i stor utsträckning på molekylens form. En diatomisk molekyl som HF som nämnts ovan har ingen formfråga. Nettodipolmomentet beror bara på den ojämna fördelningen av elektroner mellan de två atomerna. Men när det finns mer än två atomer som är involverade i att göra ett band, finns det många komplexiteter.

Låt oss titta på vattenmolekylen, som är mycket polär, som ett exempel.

Figur 2: Vattenmolekyl

Vattenmolekylen är av böjd form. När de två elektronparna delade med syre med två väteatomer dras mot syre resulterar därför nettolipolmomentet i syreatomens riktning. Det finns ingen annan kraft att avbryta det resulterande dipolmomentet. Därför är vattenmolekylen mycket polär.

Figur 3: Ammoniakmolekyl

Ammoniakmolekylen är av pyramidform och den elektronegativa N-atomen drar elektronerna mot sig själv. De tre N-H-bindningarna är inte i samma plan; Därefter blir de uppdelade dipolmomenterna inte avbeställda. Detta gör ammoniak till en polär molekyl.

Dipolmomenten avbryts emellertid ibland på grund av molekylernas form, vilket gör molekylen icke-polär. Koldioxid är en sådan molekyl.

Figur 4: Koldioxidmolekyl

C- och O-atomer har en elektronegativitetsskillnad på 1,11 vilket gör att elektronerna är förspända mer mot O-atomen. Koldioxidmolekylen är emellertid av plan linjär form. Alla tre atomer är i samma plan med C i mitten av två O-atomer. Dipolmomentet för en C-O-bindning avbryter den andra, eftersom de befinner sig i två motsatta riktningar, vilket gör koldioxidmolekylen icke-polär. Även om elektronegativitetsskillnaden var tillräcklig spelar formen en avgörande roll för att bestämma molekylens polaritet.

Polariteten av koltetraklorid är också ett liknande scenario.

Figur 5: Koltetrakloridmolekyl

Elektronegegativitetsskillnaden mellan kol och klor är tillräcklig för att C-Cl-bindningen ska bli polariserad. Paret av elektroner som delas mellan C och Cl är mer mot Cl-atomerna. Emellertid är koltetrakloridmolekylen av symmetrisk tetrahedronform, vilket resulterar i att avbryta bindningarnas nätdipolmoment resulterar i noll nätdipolmoment. Följaktligen blir molekylen icke-polär.

Image Courtesy:

1. "Hydrogen-fluoride-3D-vdW" ByBenjah-bmm27- Egna arbeten antagna (baserat på upphovsrättskrav) (Public Domain) via Commons Wikimedia
2. "Ammonium-2D" Av Lukáš Mižoch - Egent arbete (Public Domain) via Commons Wikimedia
3. "Koldioxid" (Public Domain) via Commons Wikimedia
4. "Koltetraklorid-3D-bollar" (Public Domain) via Commons Wikimedia

Referens:

1. "Varför är koltetrakloridmolekylen icke-polär och ändå är bindningarna i den polära?" Socratic.org. N.p., n.d. Webb. 13 februari 2017.
2. "Är ammoniak polar?" Reference.com. N.p., n.d. Webb. 13 februari 2017.
3. Ophardt, Charles E. "Molecular Polarity." Virtual Chembook. Elmhurst College, 2003. Web. 13 februari 2017.