Uno compuesto polar (o sustancia) es uno que tiene dos regiones con diferentes densidades de electrones. Una de estas regiones tiene carácter positivo (área blanca), y otra tiene carácter negativo (área amarilla), como podemos ver en la siguiente representación:
Representación de regiones de diferente carga en un compuesto polar.
Saber si un cierto compuesto es polar implica conocer el tipo de fuerza intermolecular que favorece la interacción entre sus moléculas o con moléculas de otras sustancias, así como hacer suposiciones sobre su solubilidad y puntos de fusión y hirviendo.
Por ejemplo: con respecto a la solubilidad, los compuestos polares tienen una buena capacidad para disolverse en compuestos polares. En cuanto a las fuerzas intermoleculares, según el caso, los compuestos polares pueden interactuar por fuerzas enlaces de hidrógeno o dipolo permanentes (fuerza que también da como resultado puntos de fusión más altos y hirviendo).
Aquí hay dos formas prácticas de determinar si un compuesto es polar o no.
Determinación de la polaridad mediante el número de nubes y el número de ligandos.
Podemos determinar si un compuesto es polar por la relación entre el número de átomos iguales unidos al átomo central y el número de nubes de electrones en ese átomo central.
Nota: Una nube de electrones es cualquier enlace químico entre dos átomos, o un par de electrones de la capa de valencia de un átomo que no participan en un enlace.
Si el número de nubes presentes en el átomo central es diferente del número de ligandos iguales en ese átomo central, tenemos un compuesto polar. Para comprender mejor, siga los ejemplos a continuación:
1er Ejemplo: Molécula de ácido cianhídrico
Fórmula estructural de ácido cianhídrico
En el ácido cianhídrico, el átomo central es el carbono, que tiene cuatro electrones en su capa de valencia por pertenecer a la familia IVA de la tabla periódica. Cómo el carbono está formando un enlace simple (compartiendo dos electrones, con un electrón de cada átomo involucrados) con hidrógeno y un triple enlace con nitrógeno, por lo que no hay electrones no enlazados en el átomo central.
Así, en el ácido cianhídrico, existe la presencia de dos nubes electrónicas (un enlace simple y un enlace triple) y un ligando igual al otro. Por tanto, es un compuesto polar.
2do Ejemplo: Molécula de amoniaco (NH3)
Fórmula estructural de amoniaco
En el amoníaco, el átomo central es el nitrógeno, que tiene cinco electrones en su capa de valencia, ya que pertenece a la familia VA de la tabla periódica. Como el nitrógeno está formando un enlace simple (compartiendo dos electrones, con un electrón de cada átomo involucrado) con cada átomo de hidrógeno, dos de sus cinco electrones no participan en enlaces.
Electrones que no se unen a nitrógeno en el amoníaco
Por lo tanto, en el amoníaco, hay cuatro nubes de electrones (tres enlaces simples y el par de electrones no enlazantes) y tres ligandos iguales (los tres hidrógenos). Entonces es un compuesto polar.
Determinación de la polaridad a través del vector de momento dipolar de un compuesto.
Podemos determinar si un compuesto es polar por el análisis de la vector de momento dipolar resultante en su fórmula estructural, teniendo en cuenta su Geometría molecular y la diferencia de electronegatividad entre los átomos involucrados.
Nota: Orden descendente de electronegatividad de los elementos: F> O> N> Cl> Br> I> S> C> P> H.
Cuando la suma de los vectores presentes en la molécula es diferente de cero, el compuesto será polar. Para comprender mejor, siga los siguientes ejemplos:
1er Ejemplo: molécula de triclorometano
El triclorometano es un compuesto que presenta geometría tetraédrica, como podemos ver en su fórmula estructural a continuación:
Fórmula estructural del triclorometano.
Para saber si es un compuesto polar o no, debemos colocar inicialmente los vectores de momento dipolar (flechas que indican qué átomo es más estable que el otro) en el estructural, como en el siguiente ejemplo:
Nota: El cloro es un elemento más electronegativo que el carbono. A su vez, el carbono es un elemento más electronegativo que el hidrógeno.
Vectores de momento dipolar en triclorometano
Los vectores en rosa se pueden representar con + x y -x, ya que tienen la misma dirección (vertical) y direcciones opuestas (arriba y abajo). Los vectores en rojo están representados por + x, ya que tienen la misma dirección y la misma dirección. Por lo tanto, el vector de momento dipolar resultante (suma de los vectores) está representado por:
μr = (+ x) + (-x) + (+ x) + (+ x)
μr = + X - x + x + x
μr = 2x
Dado que el vector de momento dipolar resultante es distinto de cero, tenemos un compuesto polar.
2do Ejemplo: molécula de agua
El agua es un compuesto que presenta geometría angular, como podemos ver en su fórmula estructural a continuación:
Fórmula estructural del agua
Para saber si es un compuesto polar o no, debemos colocar inicialmente los vectores de momento dipolar (flechas que indican qué átomo es más estable que el otro) en la estructura, como se muestra a continuación:
Nota: El oxígeno es un elemento más electronegativo que el hidrógeno.
vectores de momento dipolar en el agua
Dado que los dos vectores en la estructura del agua tienen una diagonal transversal, debemos usar la regla del paralelogramo. En esta regla, cuando enlazamos las bases de los vectores, tenemos la creación de un vector resultante (que reemplaza a los dos usados anteriormente), como en el siguiente modelo:
Vector resultante en la fórmula estructural del agua.
Como la molécula de agua tiene un solo vector, por lo tanto, el vector de momento dipolar resultante es distinto de cero, es decir, tenemos un compuesto polar.
Por mí. Diogo Lopes Dias
Fuente: Escuela Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-um-composto-polar.htm