Jeden związek polarny (lub substancja) to taki, który ma dwa regiony o różnych gęstościach elektronów. Jeden z tych regionów ma charakter pozytywny (obszar biały), a inny ma charakter negatywny (obszar żółty), co widać na poniższej reprezentacji:
Reprezentacja regionów o różnym ładunku w związku polarnym
Wiedz, czy pewna kompozyt jest polarny implikuje znajomość rodzaju oddziaływania międzycząsteczkowego, które sprzyja oddziaływaniu między jego cząsteczkami lub z cząsteczki innych substancji, a także przyjmowanie założeń dotyczących ich rozpuszczalności i temperatur topnienia oraz wrzenie.
Na przykład: w odniesieniu do rozpuszczalności, związki polarne mają dobrą zdolność rozpuszczania się w związki polarne. Jeśli chodzi o siły międzycząsteczkowe, w zależności od przypadku, związki polarne mogą oddziaływać siłami trwałe wiązania dipolowe lub wodorowe (wytrzymałość, która również skutkuje wyższymi temperaturami topnienia i wrzenie).
Oto dwa praktyczne sposoby określenia, czy związek jest polarny, czy nie.
Wyznaczanie polarności poprzez liczbę chmur i liczbę ligandów
Możemy określić, czy a kompozyt jest polarny przez zależność między liczbą równych atomów przyłączonych do centralnego atomu a liczbą chmur elektronów w tym centralnym atomie.
Notatka: Chmura elektronów to dowolne wiązanie chemiczne między dwoma atomami lub para elektronów z powłoki walencyjnej atomu, które nie uczestniczą w wiązaniu.
Jeśli liczba chmur obecnych w centralnym atomie różni się od liczby równych ligandów w tym centralnym atomie, mamy związek polarny. Aby lepiej zrozumieć, postępuj zgodnie z poniższymi przykładami:
Pierwszy przykład: Cząsteczka kwasu cyjanowodorowego
Wzór strukturalny kwasu cyjanowodorowego
W kwasie cyjanowodorowym centralnym atomem jest węgiel, który zawiera cztery elektrony warstwa walencyjna za przynależność do rodziny IVA układu okresowego. Jak węgiel tworzy pojedyncze wiązanie (dzielenie dwóch elektronów, z jednym elektronem z każdego atomu) zaangażowane) z wodorem i potrójnym wiązaniem z azotem, więc w atomie nie ma niewiążących elektronów centralny.
Tak więc w kwasie cyjanowodorowym występuje obecność dwóch chmur elektronowych (wiązanie pojedyncze i wiązanie potrójne) oraz ligand równy drugiemu. Dlatego jest to związek polarny.
Drugi przykład: Cząsteczka amoniaku (NH3)
Wzór strukturalny amoniaku
W amoniaku centralnym atomem jest azot, który ma pięć elektronów w powłoce walencyjnej, ponieważ należy do rodziny VA układu okresowego. Ponieważ azot tworzy pojedyncze wiązanie (podział dwóch elektronów, z jednym elektronem każdy zaangażowany atom) z każdym atomem wodoru dwa z jego pięciu elektronów nie uczestniczą w wiązaniach.
Elektrony niewiążące azotu w amoniaku
Tak więc w amoniaku znajdują się cztery chmury elektronów (trzy pojedyncze wiązania i niewiążąca para elektronów) i trzy równe ligandy (trzy wodory). Więc to jest związek polarny.
Wyznaczanie biegunowości za pomocą wektora momentu dipolowego związku
Możemy określić, czy a kompozyt jest polarny przez analizę wynikowy wektor momentu dipolowego w swoim wzorze strukturalnym, biorąc pod uwagę jego geometria molekularna i różnica elektroujemność między zaangażowanymi atomami.
Notatka: Malejący rząd elektroujemności pierwiastków: F > O > N > Cl > Br > I > S > C > P > H.
Gdy suma wektorów obecnych w cząsteczce jest różna od zera, związek będzie polarny. Aby lepiej zrozumieć, postępuj zgodnie z następującymi przykładami:
Pierwszy przykład: cząsteczka trichlorometanu
Trichlorometan to związek, który przedstawia geometria czworościenna, jak widać w poniższym wzorze strukturalnym:
Wzór strukturalny trichlorometanu
Aby dowiedzieć się, czy jest to związek polarny, musimy najpierw umieścić wektory momentów dipolowych (strzałki wskazujące, który atom jest bardziej stabilny od drugiego) w strukturalnym, jak w poniższym przykładzie:
Notatka: Chlor jest pierwiastkiem bardziej elektroujemnym niż węgiel. Z kolei węgiel jest pierwiastkiem bardziej elektroujemnym niż wodór.
Wektory momentów dipolowych w trichlorometanie
Wektory w kolorze różowym mogą być reprezentowane przez +x i -x, ponieważ mają ten sam kierunek (pionowy) i przeciwne kierunki (góra i dół). Wektory zaznaczone na czerwono są reprezentowane przez +x, ponieważ mają ten sam kierunek i ten sam kierunek. Tak więc otrzymany wektor momentu dipolowego (suma wektorów) jest reprezentowany przez:
μr = (+x) + (-x) + (+x) + (+x)
μr = +X – x + x + x
μr = 2x
Ponieważ wynikowy wektor momentu dipolowego jest niezerowy, mamy a związek polarny.
Drugi przykład: cząsteczka wody
Woda jest związkiem, który prezentuje geometria kątowa, jak widać w poniższym wzorze strukturalnym:
Wzór strukturalny wody
Aby dowiedzieć się, czy jest to związek polarny, musimy najpierw umieścić wektory momentów dipolowych (strzałki wskazujące, który atom jest bardziej stabilny od drugiego) w strukturze, jak pokazano poniżej:
Notatka: Tlen jest pierwiastkiem bardziej elektroujemnym niż wodór.
wektory momentu dipolowego w wodzie
Ponieważ dwa wektory w strukturze wody przecinają się po przekątnej, musimy zastosować zasadę równoległoboku. W tej regule, gdy łączymy bazy wektorów, tworzymy wektor wynikowy (który zastępuje dwa poprzednio używane), jak w poniższym modelu:
Wektor wynikowy we wzorze strukturalnym wody
Ponieważ cząsteczka wody ma jeden wektor, wynikowy wektor momentu dipolowego jest niezerowy, to znaczy mamy związek polarny.
Przeze mnie Diogo Lopes Dias
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-um-composto-polar.htm