Prečo je voda polárna molekula?

SEAN GLADWELL / Getty Images

Voda je a polárna molekula a tiež pôsobí ako polárne rozpúšťadlo. Keď sa o chemickom druhu hovorí, že je „polárny“, znamená to, že kladné a záporné elektrické náboje sú rozložené nerovnomerne. Kladný náboj pochádza z atómového jadra, zatiaľ čo elektróny dodávajú záporný náboj. Je to pohyb elektrónov, ktorý určuje polaritu. Tu je návod, ako to funguje pri vode.

Prečo je voda polárna molekula

• Voda je polárna, pretože má ohnutú geometriu, ktorá umiestňuje kladne nabité atómy vodíka na jednu stranu molekuly a záporne nabitý atóm kyslíka na druhú stranu molekuly.
• Čistým efektom je čiastočný dipól, kde vodíky majú čiastočne kladný náboj a atóm kyslíka má čiastočne záporný náboj.
• Voda je ohnutá preto, že atóm kyslíka má po spojení s vodíkom stále dva osamelé páry elektrónov. Tieto elektróny sa navzájom odpudzujú a ohýbajú väzbu O-H smerom od lineárneho uhla.

Polarita molekuly vody

Voda ( H_dvaO ) je polárny kvôli ohnutému tvaru molekuly. Tvar znamená väčšinu záporného náboja kyslíka na strane molekuly a kladný náboj atómov vodíka je na druhej strane molekuly. Toto je príklad polárnej kovalentnosti chemická väzba . Keď sa rozpustené látky pridávajú do vody, môžu byť ovplyvnené distribúciou náboja.

Dôvod, prečo tvar molekuly nie je lineárny a nepolárne (napr. ako CO_dva) je kvôli rozdielu v elektronegativita medzi vodíkom a kyslíkom. Hodnota elektronegativity vodíka je 2,1, zatiaľ čo elektronegativita kyslíka je 3,5. Čím menší je rozdiel medzi hodnotami elektronegativity, tým je pravdepodobnejšie, že atómy vytvoria kovalentnú väzbu. Veľký rozdiel medzi hodnotami elektronegativity je viditeľný pri iónových väzbách. Vodík a kyslík sa za bežných podmienok správajú ako nekovy, ale kyslík je o niečo viac elektronegatívny ako vodík, takže tieto dva atómy tvoria kovalentnú chemickú väzbu, ale je polárna.

Vysoko elektronegatívny atóm kyslíka priťahuje elektróny alebo záporný náboj, vďaka čomu je oblasť okolo kyslíka negatívnejšia ako oblasti okolo dvoch atómov vodíka. Elektricky kladné časti molekuly (atómy vodíka) sa ohýbajú preč od dvoch naplnených orbitálov kyslíka. V zásade sú oba atómy vodíka priťahované na rovnakú stranu atómu kyslíka, ale sú od seba tak vzdialené, ako len môžu byť, pretože oba atómy vodíka nesú kladný náboj. Ohnutá stavba je rovnováhou medzi príťažlivosťou a odporom.

Pamätajte, že aj keď je kovalentná väzba medzi každým vodíkom a kyslíkom vo vode polárna, molekula vody je celkovo elektricky neutrálna molekula. Každá molekula vody má 10 protónov a 10 elektrónov pre čistý náboj 0.

Prečo je voda polárne rozpúšťadlo

Tvar každej molekuly vody ovplyvňuje spôsob, akým interaguje s inými molekulami vody a inými látkami. Voda pôsobí ako polárna solventný pretože môže byť priťahovaný buď kladným alebo záporným elektrickým nábojom na rozpustenej látke. Mierny záporný náboj v blízkosti atómu kyslíka priťahuje blízke atómy vodíka z vody alebo kladne nabitých oblastí iných molekúl. Mierne kladná vodíková strana každej molekuly vody priťahuje ďalšie atómy kyslíka a negatívne nabité oblasti iných molekúl. The vodíková väzba medzi vodíkom jednej molekuly vody a kyslíkom druhej drží vodu pohromade a dáva jej zaujímavé vlastnosti, no vodíkové väzby nie sú také silné ako kovalentné väzby. Zatiaľ čo molekuly vody sú k sebe priťahované vodíkovými väzbami, asi 20 % z nich môže kedykoľvek interagovať s inými chemickými druhmi. Táto interakcia sa nazýva hydratácia alebo rozpúšťanie.

Zdroje

• Atkins, Peter; de Paula, júl (2006). Fyzikálna chémia (8. vydanie). W.H. Freeman. ISBN 0-7167-8759-8.
• Batista, Henry R.; Xantheas, Sotiris S.; Jonsson, Hannes (1998). „Molekulárne viacpólové momenty molekúl vody v ľade Ih“. Journal of Chemical Physics . 109 (11): 4546–4551. doi:10.1063/1.477058.
• Clough, Shepard A.; Beers, Yardley; Klein, Gerald P.; Rothman, Laurence S. (1973). „Dipólový moment vody zo Starkových meraní H2O, HDO a D2O“. Journal of Chemical Physics . 59 (5): 2254–2259. doi:10.1063/1.1680328
• Gubskaja, Anna V.; Kusalík, Peter G. (2002). „Celkový molekulový dipólový moment pre kvapalnú vodu“. Journal of Chemical Physics . 117 (11): 5290–5302. doi:10.1063/1.1501122.
• Pauling, L. (1960). Povaha chemickej väzby (3. vydanie). Oxford University Press. ISBN 0801403332.