Polaryzacja (chemia) Co to jest, definicja, przykłady

Czym jest polaryzacja chemiczna?

Polaryzacja chemiczna Jest to właściwość charakteryzująca się obecnością wyraźnego heterogenicznego rozkładu gęstości elektronicznej w cząsteczce. Dlatego w jego strukturze istnieją negatywnie obciążone regiony (δ-), a inne dodatnie naładowane (δ+), generując moment dipolowy.

Moment dipolowy (µ) łącza jest formą ekspresji polaryzacji cząsteczki.  Jest zwykle reprezentowany jako wektor, którego pochodzenie znajduje się w obciążeniu (+), a jego koniec znajduje się w obciążeniu (-), chociaż niektóre chemikalia reprezentują go w odwrotnej części.

Mapa potencjału elektrostatycznego dla cząsteczki wody. Źródło: Benjah-BMM27 przez Wikipedia.

Na górnym obrazie pokazano mapę potencjału elektrostatycznego dla wody, h₂ALBO. Region czerwonawy (atom tlenu) odpowiada temu o najwyższej gęstości elektronicznej i można również zauważyć, że wyróżnia się on w regionach niebieskich (atomy wodoru).

Ponieważ rozkład wspomnianej gęstości elektronicznej jest heterogeniczny, mówi się, że istnieje pozytywny i ujemny biegun. Dlatego mówimy o „polaryzacji chemicznej i na chwilę dipol.

Moment dipolarny

Moment dipolowy µ jest zdefiniowany przez następujące równanie:

µ = δ ·D

Gdzie δ jest ładunkiem elektrycznym każdego bieguna, dodatnie (+δ) lub ujemne (-δ) i D  Jest to odległość między nimi.

Moment dipolowy jest zwykle wyrażany w Debye, reprezentowany przez symbol d. Coulomb · Metro jest równoważne 2 998 · 10²⁹ D.

Wartość momentu dipolowego łącza między dwoma różnymi atomami dotyczy różnicy w elektrowni atomów, które tworzą łącze.

Aby cząsteczka była polarna, nie wystarczy mieć linki polarne w swojej strukturze, ale musi również mieć geometrię asymetryczną; W taki sposób, który uniemożliwia sobie momenty dipolowe.

Może ci służyć: karbondy: elementy, cechy i zastosowania

Asymetria w cząsteczce wody

Cząsteczka wody ma dwa wiązania O-H. Geometria cząsteczki jest kątowa, to znaczy z formą „V”; Tak więc momenty dipolowe linków nie anulują się, ale suma z nich występuje, wskazując na atom tlenu.

Mapa potencjału elektrostatycznego dla H₂Lub odzwierciedl to.

Jeśli obserwuje się cząsteczkę kątową H-O-H, może pojawić się następujące pytanie: czy jest to naprawdę asymetryczne? Jeśli narysowana jest wyobrażona oś, która przecina atom tlenu, cząsteczka zostanie podzielona na dwie równe połówki: H-O | O-H.

Ale tak nie jest, jeśli wyobrażona oś jest pozioma. Gdy ta oś dzieli teraz cząsteczkę na dwie połowy, atom tlenu będzie miał z jednej strony, a z drugiej dwa atomy wodoru.

Właśnie dlatego pozorna symetria H₂Lub przestaje istnieć, a zatem rozważana jest asymetryczna cząsteczka.

Cząsteczki polarne

Cząsteczki polarne muszą spełniać szereg cech, takich jak:

-Rozkład ładunków elektrycznych w strukturze molekularnej jest asymetryczny.

-Zazwyczaj są rozpuszczalne w wodzie. Wynika to między cząsteczkami polarnymi, które mogą oddziaływać przez siły dipol-dipolo, gdzie woda charakteryzuje się dużym momentem dipolowym.

Ponadto jego stała dielektryczna jest bardzo wysoka (78,5), co pozwala utrzymać osobne obciążenia elektryczne zwiększające jego rozpuszczalność.

-Zasadniczo cząsteczki polarne mają wysokie punkty wrzenia i fuzji.

Siły te są składane przez interakcję Dipolo-Dipolo, siły dyspersyjne Londynu i tworzenie mostów wodorowych.

Może ci służyć: siarczan żelaza (FESO4): co to jest, struktura, właściwości, synteza

-Ze względu na ładunek elektryczny cząsteczki polarne mogą napędzać energię elektryczną.

Przykłady

południowy zachód₂

Dwutlenek siarki (więc₂). Tlen ma elektroonegatywność 3,44, podczas gdy elektroonegatywność siarki wynosi 2,58. Dlatego tlen jest bardziej elektroonywalny niż siarka. Istnieją dwa łącza s = o, mają obciążenie lub jeden obciążenie i s obciążenie+.

Ponieważ jest to cząsteczka kątowa z S we wierzchołku, dwa momenty dipolowe są zorientowane w tym samym kierunku; I dlatego się sumują, tworząc taką cząsteczkę₂ być polarnym.

Chcl₃

Chloroform (HCCL₃). Istnieje link c-h i trzy linki c-cl.

Elektronialiczność C wynosi 2,55, a elektroonegatywność H wynosi 2,2. Zatem węgiel jest bardziej elektrowni niż wodór; I dlatego moment dipolowy zostanie zorientowany z H (δ+) do C (δ-): C^δ--H^δ+.

W przypadku linków C-CL C ma elektroonywność 2,55, podczas gdy CL ma elektroonegatywność 3,16. Moment dipolowy lub dipolowy jest zorientowany z C do CL w trzech linkach C ^δ+-Cl ^δ-.

Gdy istnieje słaby region elektronów, wokół atomu wodoru i region bogaty w elektrony składające się z trzech atomów chloru, CHCL₃ Jest uważany za cząsteczkę polarną.

Hf

Fluor wodoru ma tylko jedno wiązanie H-F. Elektroronialiczność H wynosi 2,22, a elektroonegatywność F wynosi 3,98. Dlatego fluor kończy się największą gęstością elektroniczną, a związek między obiema atomami najlepiej opisać: H^δ+-F^δ-.

Może ci służyć: wodorotlenek aluminiowy: struktura, właściwości, zastosowania, ryzyko

NH₃

Amoniak (NH₃) ma trzy linki N-H. Elektroroniacyjność N wynosi 3,06, a elektroonegatywność H wynosi 2,22. W trzech wiązaniach gęstość elektroniczna jest ukierunkowana na azot, jest jeszcze większy przez obecność pary wolnych elektronów.

Cząsteczka NH₃ Jest czworościenne, a atom n zajmuje wierzchołek. Trzy momenty dipolowe, odpowiadające linkom N-H, są zorientowane w tym samym kierunku. W nich δ- znajduje się w n, a δ+ w h. Zatem linki to: n^δ--H^δ+.

Te momenty dipolowe, asymetria cząsteczki i moment obrotowy azotu bez elektronów sprawiają, że amoniak jest wysoce polarną cząsteczką.

Makromolekuły z heteroátomos

Gdy cząsteczki są bardzo duże, nie jest już dokładne klasyfikowanie ich jako niewielkich lub polarnych. Wynika to z faktu, że mogą istnieć części jego struktury zarówno z charakterystyką apolarną (hydrofobową), takimi jak polarna (hydrofilowa).

Tego rodzaju związki są znane jako amfifilos lub amfipatyczny. Ponieważ część apolarną można uznać za słabą w elektronach w odniesieniu do części polarnej, w strukturze występuje polarność, a związki amfiprylowe są uważane za związki polarne.

Można ogólnie oczekiwać, że makrocząsteczka z heteroatomami ma momenty dipolowe, a wraz z nią polarność chemiczna.

Heteroátomos jest rozumiany przez tych, którzy różnią się od tych, które tworzą szkielet struktury. Na przykład szkielet gazowany jest biologicznie najważniejszy ze wszystkich, a atom, z którym łączy węgiel (oprócz wodoru), nazywa się heteroátomo.

Bibliografia

1. Związki polarne i niepolarne. St. Louis Community College.  Odzyskane od: użytkowników.STLCC.Edu
2. Jak wyjaśnić polaryzację. Naukowe. Odzyskane z: naukowe.com