Hvordan påvirker molekylær form polariteten

Polaritet oppstår i kovalente molekyler. Kovalente bindinger dannes når to atomer av enten det samme elementet eller de forskjellige elementene deler elektroner slik at hvert atom oppnår sin edelgass-elektronkonfigurasjon. Disse kovalente molekylene kan enten være polare eller ikke-polare.

Denne artikkelen forklarer,
     1. Hva er polaritet
     2. Hvordan påvirker molekylær form polariteten
     3. Eksempler

Hva er polaritet

Polariteten til et molekyl definerer sine andre fysiske egenskaper som smeltepunkt, kokepunkt, overflatespenning, damptrykk etc. I enkle termer oppstår polaritet når elektronfordelingen i et molekyl er asymmetrisk. Dette resulterer i et netto dipolmoment i molekylet. Én ende av molekylet belastes negativt mens den andre får en positiv ladning.

Hovedårsaken til polariteten til et molekyl er elektronegativiteten til de to atomer som deltar i kovalentbinding. Ved kovalent binding blir to atomer samlet for å dele et par elektroner. Det delte paret elektroner tilhører begge atomene. Imidlertid er atomenes atomer mot elektronene forskjellige fra element til element. For eksempel viser oksygen mer tiltrekning mot elektroner enn hydrogen. Dette kalles elektronegativitet.

Når de to atomer som deltar i å danne bindingen, har elektronegativ forskjell 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 svært negative F i HF-molekylet får en liten negativ ladning mens H-atomet blir litt positivt. Dette resulterer i et netto dipolmoment i et molekyl.

Hvordan påvirker molekylær form polariteten

Polariseringen av et molekyl er i stor grad avhengig av molekylets form. Et diatomisk molekyl som HF nevnt ovenfor har ingen formspørsmålet. Nettodipolmomentet skyldes bare den ujevne fordeling av elektroner mellom de to atomer. Men når det er mer enn to atomer som er involvert i å lage et bånd, er det mange kompleksiteter.

La oss se på vannmolekylet, som er høyt polært, som et eksempel.

Figur 2: Vannmolekyl

Vannmolekylet er av bøyd form. Derfor, når de to par elektroner som deles av oksygen med to hydrogenatomer, trekkes mot oksygen, resulterer nettodipolmomentet i retning av oksygenatomet. Det er ingen annen kraft for å avbryte det resulterende dipolmomentet. Derfor er vannmolekylet høyt polært.

Figur 3: Ammoniakmolekyl

Ammoniakmolekylet har en pyramidform og det elektronegative N-atom trekker elektronene mot seg selv. De tre N-H bindingene er ikke i samme plan; Dermed oppnås ikke de dipolmomenter som ikke er kansellert. Dette gjør ammoniakk til et polart molekyl.

Imidlertid blir dipolmomentene noen ganger avbrutt på grunn av molekylernes form, noe som gjør molekylet ikke-polært. Kullsyre er et slikt molekyl.

Figur 4: Karbondioksidmolekyl

C- og O-atomer har en elektronegativitetsforskjell på 1,11 som gjør at elektronene skal være forspent mer mot O-atomet. Imidlertid er karbondioksidmolekylet av plan lineær form. Alle tre atomer er på samme plan med C i midten av to O-atomer. Dipolmomentet til en C-O-binding avbryter den andre siden de er i to motsatte retninger, noe som gjør karbondioksidmolekylet ikke-polært. Selv om elektronegativitetsforskjellen var tilstrekkelig, spiller formen en avgjørende rolle for å bestemme molekylets polaritet.

Polariteten av karbontetraklorid er også et lignende scenario.

Figur 5: Karbontetrakloridmolekyl

Elektronegegativitetsforskjellen mellom karbon og klor er tilstrekkelig nok til at C-Cl-bindingen blir polarisert. Paret elektroner delt mellom C og Cl er mer mot Cl-atomene. Imidlertid er karbontetrakloridmolekylet av symmetrisk tetrahedronform, noe som resulterer i å avbryte nettodipolmomentene i bindingene som resulterer i null netto dipolmoment. Derfor blir molekylet ikke-polært.

Bilde Courtesy:

1. "Hydrogen-fluoride-3D-vdW" ByBenjah-bmm27- Eget arbeid antatt (basert på opphavsrettskrav) (Public Domain) via Commons Wikimedia
2. "Ammonium-2D" Av Lukáš Mižoch - Eget arbeid (Public Domain) via Commons Wikimedia
3. "Carbon-dioxide" (Public Domain) via Commons Wikimedia
4. "Carbon-tetrachloride-3D-balls" (Public Domain) via Commons Wikimedia

Henvisning:

1. "Hvorfor er karbontetrakloridmolekylet ikkepolært og likevel er bindingene i det polare?" Socratic.org. N.p., n.d. Web. 13. februar 2017.
2. "Er ammoniakk polar?" Reference.com. N.p., n.d. Web. 13. februar 2017.
3. Ophardt, Charles E. "Molekylærpolaritet." Virtual Chembook. Elmhurst College, 2003. Web. 13. februar 2017.