Jeden polárna zlúčenina (alebo látka) je taká, ktorá má dve oblasti s rôznymi hustotami elektrónov. Jeden z týchto regiónov má pozitívny charakter (biela oblasť) a druhý negatívny charakter (žltá oblasť), ako môžeme vidieť na nasledujúcom znázornení:
Znázornenie oblastí rôzneho náboja v polárnej zlúčenine
Vedieť, či istý kompozit je polárny znamená poznať typ intermolekulárnej sily, ktorá podporuje interakciu medzi jej molekulami alebo s molekuly iných látok, ako aj vytváranie predpokladov o ich rozpustnosti a teplotách topenia a vriaci.
Napríklad: pokiaľ ide o rozpustnosť, polárne zlúčeniny majú dobrú schopnosť rozpúšťať sa na polárne zlúčeniny. Pokiaľ ide o medzimolekulové sily, v závislosti od prípadu môžu polárne zlúčeniny interagovať silami trvalé dipólové alebo vodíkové väzby (pevnosť, ktorá má za následok aj vyššie teploty topenia a vriaci).
Tu sú dva praktické spôsoby, ako určiť, či je zlúčenina polárna alebo nie.
Určenie polarity prostredníctvom počtu oblakov a počtu ligandov
Môžeme určiť, či a
kompozit je polárny vzťahom medzi počtom rovnakých atómov pripojených k centrálnemu atómu a počtom elektrónových oblakov v tomto centrálnom atóme.Poznámka: Elektrónový oblak je akákoľvek chemická väzba medzi dvoma atómami alebo pár elektrónov z valenčného obalu atómu, ktoré sa nezúčastňujú na väzbe.
Ak je počet oblakov prítomných v centrálnom atóme odlišný od počtu rovnakých ligandov v tomto centrálnom atóme, máme polárnu zlúčeninu. Pre lepšie pochopenie postupujte podľa nasledujúcich príkladov:
1. príklad: Molekula kyseliny kyanovodíkovej
Štrukturálny vzorec kyseliny kyanovodíkovej
V kyseline kyanovodíkovej je centrálnym atómom uhlík, ktorý má v sebe štyri elektróny valenčná vrstva za príslušnosť do rodiny IVA periodickej tabuľky. Ako uhlík vytvára jednoduchú väzbu (zdieľa dva elektróny s jedným elektrónom z každého atómu zapojený) s vodíkom a trojitá väzba s dusíkom, takže v atóme nie sú žiadne neväzbové elektróny centrálny.
V kyseline kyanovodíkovej sú teda prítomné dva elektronické oblaky (jednoduchá väzba a trojitá väzba) a ligand rovný druhému. Preto je a polárna zlúčenina.
2. príklad: Molekula amoniaku (NH3)
Štrukturálny vzorec amoniaku
V amoniaku je centrálnym atómom dusík, ktorý má vo svojom valenčnom obale päť elektrónov, pretože patrí do rodiny VA periodickej tabuľky. Keďže dusík vytvára jednoduchú väzbu (zdieľanie dvoch elektrónov s jedným elektrónom každý zapojený atóm) s každým atómom vodíka sa dva z jeho piatich elektrónov nezúčastňujú na väzbách.
Elektróny neviažuce dusík v amoniaku
V amoniaku sú teda štyri elektrónové oblaky (tri jednoduché väzby a neväzbový elektrónový pár) a tri rovnaké ligandy (tri vodíky). Takže je to a polárna zlúčenina.
Určenie polarity cez vektor dipólového momentu zlúčeniny
Môžeme určiť, či a kompozit je polárny analýzou výsledný vektor dipólového momentu v jeho štruktúrnom vzorci, berúc do úvahy jeho molekulárna geometria a rozdiel v elektronegativita medzi zúčastnenými atómami.
Poznámka: Zostupné poradie elektronegativity prvkov: F > O > N > Cl > Br > I > S > C > P > H.
Keď je súčet vektorov prítomných v molekule odlišný od nuly, zlúčenina bude polárna. Pre lepšie pochopenie postupujte podľa nasledujúcich príkladov:
1. príklad: molekula trichlórmetánu
Trichlórmetán je zlúčenina, ktorá predstavuje tetraedrická geometria, ako môžeme vidieť v jeho štruktúrnom vzorci nižšie:
Štruktúrny vzorec trichlórmetánu
Aby sme zistili, či ide alebo nejde o polárnu zlúčeninu, musíme najprv umiestniť vektory dipólového momentu (šípky, ktoré označujú, ktorý atóm je stabilnejší ako druhý) do štruktúrneho, ako v nasledujúcom príklade:
Poznámka: Chlór je elektronegatívny prvok ako uhlík. Uhlík je zase elektronegatívny prvok ako vodík.
Vektory dipólového momentu v trichlórmetáne
Vektory v ružovej farbe môžu byť reprezentované +x a -x, pretože majú rovnaký smer (vertikálny) a opačný smer (hore a dole). Vektory v červenej farbe sú reprezentované +x, pretože majú rovnaký smer a rovnaký smer. Výsledný vektor dipólového momentu (súčet vektorov) je teda reprezentovaný:
μr = (+x) + (-x) + (+x) + (+x)
μr = +X – x + x + x
μr = 2x
Keďže výsledný vektor dipólového momentu je nenulový, máme a polárna zlúčenina.
2. príklad: molekula vody
Voda je zlúčenina, ktorá predstavuje uhlová geometria, ako môžeme vidieť v jeho štruktúrnom vzorci nižšie:
Štruktúrny vzorec vody
Aby sme zistili, či ide alebo nejde o polárnu zlúčeninu, musíme najprv umiestniť vektory dipólového momentu (šípky, ktoré označujú, ktorý atóm je stabilnejší ako druhý), ako je uvedené nižšie:
Poznámka: Kyslík je elektronegatívny prvok ako vodík.
vektory dipólového momentu vo vode
Keďže dva vektory v štruktúre vody sú diagonálne naprieč, musíme použiť pravidlo rovnobežníka. V tomto pravidle, keď prepojíme bázy vektorov, vytvoríme výsledný vektor (ktorý nahradí dva predtým použité), ako v nasledujúcom modeli:
Výsledný vektor v štruktúrnom vzorci vody
Keďže molekula vody má jeden vektor, výsledný vektor dipólového momentu je nenulový, to znamená, že máme polárna zlúčenina.
Od mňa, Diogo Lopes Dias
Zdroj: Brazílska škola - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-um-composto-polar.htm