The chemická polarita je to vlastnost, která se vyznačuje přítomností výrazného heterogenního rozložení hustot elektronů v molekule. Ve své struktuře proto existují záporně nabité oblasti (δ-) a další kladně nabité oblasti (δ +), které generují dipólový moment.
Vazebný dipólový moment (µ) je způsob, jak vyjádřit polaritu molekuly. Obvykle je reprezentován jako vektor, jehož počátek je v náboji (+) a jeho konec je umístěn v náboji (-), ačkoli někteří chemici jej představují nepřímo.
Horní obrázek ukazuje mapu elektrostatického potenciálu pro vodu, HdvaO. načervenalá oblast (atom kyslíku) odpovídá oblasti s nejvyšší hustotou elektronů a je také vidět, že vyniká nad modrými oblastmi (atomy vodíku).
Protože distribuce této elektronové hustoty je heterogenní, říká se, že existuje kladný a záporný pól. Proto se mluví o chemické „polaritě“ a dipólovém momentu.
Rejstřík článků
Dipólový moment µ je definován následující rovnicí:
u = 5d
Kde δ je elektrický náboj každého pólu, kladný (+ δ) nebo záporný (-δ), a d je vzdálenost mezi nimi.
Dipólový moment je obvykle vyjádřen v debye, reprezentovaném symbolem D. Jeden coulomb · metr se rovná 2,998 · 1029 D.
Hodnota dipólového momentu vazby mezi dvěma různými atomy je ve vztahu k rozdílu v elektronegativitách atomů, které tvoří vazbu..
Aby byla molekula polární, nestačí mít ve své struktuře polární vazby, ale musí mít také asymetrickou geometrii; takovým způsobem, že brání tomu, aby dipólové momenty rušily navzájem vektory.
Molekula vody má dvě O-H vazby. Geometrie molekuly je úhlová, to znamená ve tvaru písmene „V“; takže dipólové momenty vazeb se navzájem nevyrušují, ale spíše se vytváří jejich součet směřující k atomu kyslíku.
Mapa elektrostatického potenciálu pro HdvaNebo to přemýšlejte.
Pokud je pozorována úhlová molekula H-O-H, může vyvstat následující otázka: je to opravdu asymetrické? Pokud je imaginární osa protažena atomem kyslíku, molekula se rozdělí na dvě stejné poloviny: H-O | O-H.
Není tomu ale tak, pokud je imaginární osa vodorovná. Když tato osa nyní rozdělí molekulu znovu na dvě poloviny, budeme mít atom kyslíku na jedné straně a dva atomy vodíku na druhé straně..
Z tohoto důvodu je zřejmá symetrie HdvaNebo přestane existovat, a je proto považována za asymetrickou molekulu.
Polární molekuly musí splňovat řadu charakteristik, například:
-Distribuce elektrických nábojů v molekulární struktuře je asymetrická.
-Obvykle jsou rozpustné ve vodě. Je to proto, že polární molekuly mohou interagovat pomocí dipól-dipólových sil, kde voda je charakterizována tím, že má velký dipólový moment.
Kromě toho je jeho dielektrická konstanta velmi vysoká (78,5), což mu umožňuje udržovat oddělené elektrické náboje a zvyšovat tak jeho rozpustnost..
-Polární molekuly mají obecně vysoké teploty varu a teploty tání.
Tyto síly jsou tvořeny interakcí dipól-dipól, londýnskými disperzními silami a tvorbou vodíkových vazeb..
-Díky elektrickému náboji mohou polární molekuly vést elektřinu.
Oxid siřičitý (SOdva). Kyslík má elektronegativitu 3,44, zatímco elektronegativita síry je 2,58. Kyslík je tedy více elektronegativní než síra. Existují dvě vazby S = O, přičemž O má náboj δ- a náboj S a δ+.
Protože se jedná o úhlovou molekulu s S na vrcholu, jsou dva dipólové momenty orientovány stejným směrem; a proto se sčítají a tvoří molekulu SOdva být polární.
Chloroform (HCCI3). Existuje jedna vazba C-H a tři vazby C-Cl.
Elektronegativita C je 2,55 a elektronegativita H je 2,2. Uhlík je tedy více elektronegativní než vodík; a proto bude dipólový moment orientován od H (δ +) směrem k C (δ-): Cδ--Hδ+.
V případě vazeb C-Cl má C elektronegativitu 2,55, zatímco Cl má elektronegativitu 3,16. Dipólový vektor nebo dipólový moment je orientován od C k Cl ve třech C vazbách δ+-Cl δ-.
Protože kolem atomu vodíku je oblast chudá na elektrony a oblast bohatá na elektrony složená ze tří atomů chloru, CHCl3 je považována za polární molekulu.
Fluorovodík má pouze jednu vazbu H-F. Elektronegativita H je 2,22 a elektronegativita F je 3,98. Proto fluor končí s nejvyšší hustotou elektronů a vazbu mezi oběma atomy lze nejlépe popsat jako: Hδ+-Fδ-.
Amoniak (NH3) má tři N-H vazby. Elektronegativita N je 3,06 a elektronegativita H je 2,22. Ve všech třech vazbách je elektronová hustota orientována na dusík, přičemž je ještě vyšší díky přítomnosti dvojice volných elektronů.
Molekula NH3 je čtyřboká, přičemž atom N zabírá vrchol. Tři dipólové momenty, odpovídající N-H vazbám, jsou orientovány stejným směrem. V nich se δ- nachází v N a δ + v H. Vazby jsou tedy: Nδ--Hδ+.
Tyto dipólové momenty, asymetrie molekuly a volný pár elektronů na dusíku činí z amoniaku vysoce polární molekulu..
Pokud jsou molekuly velmi velké, již není jisté, že je klasifikujeme jako nepolární nebo polární. Je to proto, že mohou existovat části jeho struktury s apolárními (hydrofobními) i polárními (hydrofilními) charakteristikami..
Tyto typy sloučenin jsou známé jako amfifily nebo amfipatika. Protože apolární část může být považována za elektronově chudou s ohledem na polární část, je ve struktuře přítomna polarita a amfifilní sloučeniny jsou považovány za polární sloučeniny..
U makromolekuly s heteroatomy lze obecně předpokládat, že má dipólové momenty, a tedy chemickou polaritu..
Heteroatomy jsou chápány jako ty, které se liší od těch, které tvoří kostru struktury. Například uhlíková kostra je biologicky nejdůležitější ze všech a atom, s nímž uhlík vytváří vazbu (kromě vodíku), se nazývá heteroatom..
Zatím žádné komentáře