Hvordan samvirker polare og ikke-polare molekyler med hverandre

Både polare og ikke-polare molekyler finnes i kovalente stoffer. Noen kovalente molekyler har muligheten til å bli polarisert, og noen gjør det ikke. Polare molekyler og ikke-polare molekyler samhandler med hverandre på forskjellige måter. Polare molekyler samhandler med hverandre av krefter som dipol-dipol-interaksjoner mens ikke-polare molekyler interagerer med hverandre gjennom london-dispersjonskrefter. La oss se på hvordan disse molekylene er forskjellige fra hverandre i naturen og hvordan de samhandler med hverandre.

Denne artikkelen forklarer,

1. Hva er polarmolekyler?
       - Definisjon, egenskaper og eksempler
2. Hva er ikke-polare molekyler?
       - Definisjon, egenskaper og eksempler
3. Hvordan interagerer polar og ikke-polære molekyler med hverandre?

Hva er polarmolekyler

Polare molekyler er et resultat av asymmetrisk dispergerte elektroner i et molekyl. En kovalent binding dannes ved å dele to elektroner mellom to atomer. Disse atomene kan være av samme element eller to forskjellige elementer. Når det er involvert to forskjellige elementer, kan de ha tilsvarende elektronegativiteter (evnen til å tiltrekke seg elektroner) eller forskjellige elektronegativiteter. Hvis elektronegativitetsforskjellen mellom to atomer er 0,4<, there is a great tendency for the more electronegative atom to pull the shared pair of electrons towards itself. Hence, there will be a slight negative charge (δ-) induced upon it, leaving the other atom slightly positive (δ+). This process is called polarisering.

Figur 1: Permanent dipol av vannmolekyl

Vannmolekyl er et godt eksempel på polare molekyler. Elektronegativitetsforskjellen mellom O og H er 1,5; dermed blir det elektroniske paret tiltrukket mer mot oksygenatomet, som er mer elektronegative. Derfor sies vannmolekylet å være polarisert.

Noen andre eksempler på polære molekyler er ammoniakk (NH₃), Brensulfid (H₂S) og svoveldioksid (SO₂).

Hva er ikke-polare molekyler

Ikke-polare molekyler har symmetrisk fordelte elektroner; Derfor er det ingen kostnadsseparasjon. I utgangspunktet skjer dette når to atomer med tilsvarende elektronegativitet kommer sammen for å lage et kovalent bindemiddel. Derfor er de elektronene de deler, nesten ikke partisk mot noen av de deltakende atomer. Ingen ladestrekning kan ses i slike molekyler. Men selv om det er ladningsavstand, avbryter formen på noen molekyler ut kostnadene. CO₂ er et typisk eksempel.

Figur 2: Lewis-struktur av karbondioksid

Selv om det er tilstrekkelig elektronegativitetsforskjell mellom C og O-atomer for å kvalifisere for en polarbinding, avbrytes ladningene på grunn av molekylets lineære form som resulterer i en netto dipol på null. Derfor anses karbondioksidmolekylet som et ikke-polart molekyl.

Eksempler på ikke-polare forbindelser er hovedsakelig diatomiske gassmolekyler som N₂, cl₂ og O₂. Hydrokarbon væsker er også ikke-polare mesteparten av tiden. Toluen, bensin, pentan og hexan er noen eksempler.

Hvordan samvirker polare og ikke-polare molekyler med hverandre

De to typer molekyler påvirker hverandre annerledes.

Hvordan interagerer polarmolekyler med hverandre

Figur 3: Dipol-Dipol-interaksjon mellom to HCl-molekyler

Polare molekyler samhandler med hverandre av krefter som dipol-dipol-interaksjoner. Det ble tidligere diskutert at polare molekyler har ujevn ladningsfordeling på grunn av asymmetrisk elektrondispersjon. Derfor tiltrekkes den litt positive enden av et polært molekyl mot den litt negative enden av et annet molekyl. Ovenstående figur (3) viser samspillet tydelig.

Det litt positive H-atom av ett molekyl tiltrekkes mot det litt negative Cl-atomet i det andre molekylet. Tiltrengningskraften mellom de to molekylene er kjent som en dipol-dipol-interaksjon.

Det er en spesiell type dipol-dipol-interaksjon som kalles hydrogenbinding. Denne interaksjonen involverer en hydrogen donor, som er et høyt elektronegativt atom i et molekyl som donerer sin hydrogen for å danne en binding med et annet høyt elektronegativt atom med et lone par elektroner, fra et annet molekyl. Sistnevnte kalles en hydrogen akseptor. Følgende figur (4) illustrerer hydrogenbindingen i vann.

Figur 4: Hydrogenbinding i vann

Oksygenet merket B aksepterer hydrogen fra oksygenatomet A og binder mellom de to vannmolekylene. Oksygen atom A er hydrogen donor mens oksygen atom B er hydrogen akseptor.

Hvordan interagerer ikke-polære molekyler med hverandre

Ikke-polare molekyler kan ikke danne dipol-dipol-interaksjoner. I stedet samhandler de med hverandre ved å danne London-spredningskrefter.

Elektroner av et molekyl flytter tilfeldig. Når elektronene samles inn mot den ene enden av det ikke-polare molekylet, induseres en liten negativ ladning ved den bestemte ende. Det gjør den andre enden av molekylet litt positiv. Dette fører til en midlertidig ladningsavskillelse på molekylet. Når et annet ikke-polært molekyl kommer til nabolaget, har det tidligere molekylet muligheten til å indusere en dipol på sistnevnte også. Dette skjer på grunn av frastøtelsen av lignende kostnader.

Elektrondensiteten til den negative enden av molekylet A, stammer fra elektronene til den tilstøtende enden av molekylet B, hvilket induserer en positiv ladning i den enden. Deretter dannes en svak binding i de to ender.

Samspill mellom polare og ikke-polare molekyler

London-dispersjoner kalles mye svakere enn dipol-dipol-krefter av polare molekyler. Derfor er tendensen for polære molekyler til å interagere med ikke-polare molekyler minst. Fordi energien som frigjøres ved dannelsen av spredningskrefter mellom polære og ikke-polare molekyler, ikke er nok til å bryte sterke dipol-dipol-interaksjoner mellom polære molekyler. Derfor kan ikke-polare oppløsninger ikke oppløses i polare løsningsmidler.

Henvisning: 

Kurtus, Ron. "Polare og ikke-polare molekyler." Forstå Kjemi: Skole for Champions. N.p., n.d. Web. 7. februar 2017. "Hvorfor oppløser ikke polare og ikke-polare forbindelser hverandre?" Kjemi Stack Exchange. N.p., n.d. Web. 7. februar 2017.

Bilde Courtesy:

"Dipoli acqua" Av Riccardo Rovinetti - Eget arbeid (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia

"Carbon-dioxide-octet-dot-cross-color-coded-2D" Av Ben Mills - Eget arbeid (Public Domain) via Commons Wikimedia

"Dipole-dipol-interaksjon-i-HCl-2D" Av Benjah-bmm27 - Eget arbeid (Public Domain) via Commons Wikimedia

"Hydrogen-bonding-in-water-2D" (Public Domain) via Commons Wikimedia