Polaritate (chimie)

În chimie, polaritatea denotă formarea de centre de încărcare separate în grupuri atomice din cauza deplasărilor de sarcină; ca rezultat, grupurile atomice nu mai sunt neutre din punct de vedere electric.

Momentul dipol electric este o măsură a polarității unei molecule și determină solubilitatea unei substanțe sau capacitatea acesteia de a acționa ca solvent :

• Substanțele polare sunt de obicei ușor solubile în solvenți polari, dar slab în solvenți nepolari.
• În schimb, substanțele nepolare sunt solubile în solvenți nepolari (de exemplu în hexan ) sau în alte hidrocarburi lichide („benzină”), dar slab solubili în solvenți polari .

Unul dintre principiile alchimiei medievale a fost: „Similia similibus solvuntur” (latină: „Similar se dizolvă în similar”).

Datorită structurii lor ionice , multe săruri sunt ușor solubile în apa solventului polar , dar substanțele nepolare, cum ar fi grăsimile sau cerurile , nu sunt. Multe arome și parfumuri nu sunt, de asemenea, solubile în apă, dar sunt ușor solubile în ulei sau etanol . Prin urmare, alcoolul este listat ca ingredient în multe alimente cu conținut scăzut de grăsimi.

Țesături polare

Substanțele polare constau din molecule polare, care se caracterizează printr-un moment dipol electric permanent.

Substanțele polare se dizolvă bine în solvenți polari - cum este cazul, de exemplu, cu sărurile din apă. Cu cât forțele de interacțiune dintre particulele solventului și între cele ale substanței dizolvate sunt mai similare, cu atât solubilitatea este mai bună.

Dacă diferența de electronegativitate (ΔEN) este suficient de mare , electronii de legare pot trece aproape complet de la un partener de legătură la celălalt. Rămân doi ioni , care se atrag doar unul pe celălalt datorită forței Coulomb electrostatice nedirecționate . Ionii și, prin urmare, toate sărurile, sunt fundamental polari ca purtători de sarcină.

Polaritatea unei întregi molecule este cauzată de legături atomice polare sau, în cazuri extreme, de legături ionice . Legăturile polare se caracterizează prin distribuția neuniformă a electronilor de legătură între partenerii de legare. Dacă se conectează atomi cu electronegativitate diferită , acest lucru poate duce la o astfel de polarizare a legăturii. Dacă într-o moleculă există doar legături atomice polarizate, momentele dipolare individuale ale legăturilor se adaugă vectorial pentru a forma un moment dipol total. Dacă aceasta este zero datorită simetriei, substanța este nepolară (exemplu: dioxid de carbon, CO ₂ ). Cu toate acestea, dacă există un moment dipol total permanent, altul decât zero, molecula este polară (exemplu: molecula de apă ). În funcție de mărimea acestui moment dipolar total, o substanță este mai mult sau mai puțin polară. Prin urmare, diferența merge de la extrem de polar la complet nepolar. Solvenții sunt aranjați într-o serie elutropică pe baza polarității lor .

Inversarea polarității: polaritatea clorometanului (stânga) și a compusului Grignard clorură de metil magneziu produsă din acesta

În chimia organică, legăturile atomice polare joacă un rol important în evaluarea calitativă a reactivității unei molecule. Într-un haloalcan (exemplu: clorometan) z. B. a atribuit sarcina parțială δ− atomului de clor legat covalent de atomul de carbon și sarcina parțială δ + atomului de carbon al grupării metil. Înlocuind clorometanul cu magneziu pentru a da compusul Grignard corespunzător CH ₃ MgCl, apare Umpolung a: Atomul de carbon al grupării metil are acum sarcina parțială δ-. Luarea în considerare a polarității substanțelor organice are consecințe semnificative asupra reactivității acestora.

Substanțe polare: apă , săruri , zahăr , sticlă

Substanțe nepolare

O moleculă nepolară sau nepolară, pe de altă parte, nu are moment dipol permanent.

Substanțele nepolare se dizolvă bine în solvenți nepolari (substanțe organice în benzen sau eter ). Cu cât forțele de interacțiune dintre particulele solventului și între cele ale substanței dizolvate sunt mai similare, cu atât solubilitatea este mai bună.

Substanțe nepolare: benzină , tetraclorură de carbon , ceară , grăsime , alcani , alchene , alchine

Determinarea polarității

Experimentați pentru a demonstra momentul dipol electric permanent al apei

Se încarcă z. B. deschideți electric un pieptene din plastic pieptănând părul uscat sau frecând un pulover de lână. Acum lăsați un curent foarte subțire să curgă dintr-un robinet, astfel încât să nu se rupă și să picure. Când creasta este apropiată de jetul de apă, aceasta este deviată spre creastă. (Când jetul de apă atinge creasta, este descărcat și nu mai atrage jetul de apă.)
În câmpul electric concentric care înconjoară creasta încărcată, dipolii moleculelor de apă se aliniază astfel încât să indice spre creastă. Deoarece intensitatea câmpului scade odată cu distanța de pieptene, o forță atractivă ceva mai mare acționează asupra capătului moleculei care este mai aproape de pieptene decât forța respingătoare care acționează asupra capătului moleculei care este mai departe. O diferență mică rămâne în diferență, care atrage moleculele de apă și deviază jetul de apă.

Electronegativitate

Pentru a determina dacă un compus este nepolar, polar sau chiar o legătură ionică, se poate folosi diferența de electronegativitate . Este diferența dintre valorile electronegativității atomilor implicați. Valorile ghid pentru această clasificare pot fi văzute în tabelul de mai jos. ${\ displaystyle \ Delta EN}$

Cu toate acestea, trebuie luat în considerare aici că formulele limită mezomerice separate prin sarcină pot avea o greutate care nu poate fi neglijată. În ciuda unei diferențe de electronegativitate de aproximativ 1 , monoxidul de carbon este un gaz aproape nepolar care poate fi lichefiat doar prin presiune sub -140 ° C.

Valori ghid pentru clasificarea polarității unei legături

${\ displaystyle \ Delta EN}$	Tip de legare	Caracteristicile legăturii
0,0	legătură nepolară	Perechile de electroni sunt stresate în mod egal de toți atomii, astfel încât nu apar centre de încărcare.
0,1 ... 0,4	legătură polară slabă	Un atom are un efort ușor mai mare pe perechile de electroni decât celălalt.
0,4 ... 1,7	legătură puternic polară	Un atom pune o tensiune mult mai mare pe perechile de electroni decât celălalt.
> 1.7	Legătură ionică	Nu există perechi comune de electroni; Adică se formează ioni

Vezi si

• Tipuri de legături