du har sikkert hørt, at molekyler har noget, der hedder polaritet før. For eksempel er vand et polært molekyle, mens kulsyre er et ikke-polært molekyle. Hvad med svovlsyre, er det polært eller ikke-polært? Svovl betragtes som et polært molekyle.
hvad betyder det at være et dårligt molekyle? Hvilke egenskaber har svovlsyre, der gør det til et polært molekyle? For at finde ud af det, lad os gå over definitionen af polaritet og se på de attributter, som et svovlmolekyle har.
annonce
Hvad er polaritet?
når du tænker på poler, kan det første du tænker på være Jordens sydpol og nordpol. Disse er de øverste og nederste områder af jorden. Ligesom jorden kan molekyler have polære regioner, men disse polære regioner er positive og negative. De er enderne af molekylerne, der enten har en negativ ladning eller positiv ladning, ligesom et batteri har en negativ ende og en positiv ende.
“intet eksisterer undtagen atomer og tomt rum; alt andet er mening.”- Democritus
da molekyler er lavet af atomer, er disse atomer forbundet sammen for at skabe sektioner, der har en samlet positiv ladning eller en samlet negativ ladning. Hvis et atom har forskellige regioner med positiv ladning og negativ ladning – hvis der er både negative regioner og positive regioner inden for molekylet – er molekylet polært. Hvis molekylet ikke har regioner, der adskiller sig i ladning, anses molekylet for at være ikke-polært.
eksempler på polære og ikke-polære molekyler
som et eksempel på et polært molekyle, lad os se på vand. Vand er et af de mest berømte polære molekyler, og dets struktur er ansvarlig for at få molekylet til at have en polær karakter. Vandmolekyler består af et iltatom, der har en lidt negativ ladning og to hydrogenatomer, der har små positive ladninger. Dette betyder, at vand er et polært molekyle.
annonce
som et eksempel på et ikke – polært molekyle overveje Ethan-som er en kemisk formel af C2H6. En af grundene til, at Ethan er et ikke-polært molekyle, er, at molekylet har en symmetrisk struktur. Symmetriske strukturer i molekyler hjælper molekylet med at holde en ensartet fordeling af elektronegativitet, selvom det ikke nødvendigvis garanterer, at et molekyle vil være ikke-polært. I tilfælde af ethan er der dog ringe eller ingen forskel i mængderne af elektronegativitet, der findes mellem carbonatomerne og hydrogenatomerne, og lille forskel i elektronegativiteten, der findes mellem de to carbonatomer.
de fleste alkaliske elementer har en lignende struktur som C2H6, og af denne grund siges det typisk, at alkaliske elementer er ikke-polære. Kemi har et koncept, der ofte opsummeres som “som opløses som”. Dette betyder, at et molekyle har større opløselighed, når det er inden for et lignende stof. Polære stoffer opløses lettere, når de kombineres med andre polære molekyler, og ikke-polære stoffer opløses lettere, når de kombineres med andre ikke-polære stoffer.
hvordan Molekylregioner bliver polære eller ikke-polære
elektronerne i molekylerne trækkes konstant rundt. Det betyder, at elektronerne i et molekyle altid skifter positioner, og et molekyls polaritet påvirkes af skiftet af et sæt elektroner. Når elektroner bevæger sig i den ene eller den anden retning, får molekylet en positiv eller negativ ladning i regionen af den elektron. Hvad der påvirker, hvordan elektroner skiftes rundt, er de bindinger, der findes mellem molekyler. Disse kemiske bindinger indeholder også elektroner, og de kan også have polaritet.
hvis atomerne, der udgør en kemisk binding, er forskellige, vil bindingen mellem de to atomer være polær. Dette skyldes, at når to forskellige atomer skaber en binding, vil kernerne i de respektive atomer have forskellige elektronindfangningsevner, og elektronernes POSITIONER inden for bindingen vil skifte. Men når der er to atomer af samme type, der udgør en binding, vil elektronerne inden for bindingen skifte position, fordi mængden af træk, som hvert atom har, er ækvivalent, og de elektroner, som hvert atom besidder, forbliver, hvor de er.
“jeg må indrømme, at jeg er misundelig på udtrykket atom; for selvom det er meget let at tale om atomer, er det meget vanskeligt at danne en klar ide om deres natur.”- Michael Faraday
annonce
atomet, der har større evne til at trække elektroner mod sig selv, vil have et øget antal elektroner omkring sig, det vil have en lidt mere negativ ladning samlet, og slutresultatet er en region af bindingen, der er positiv og en del af bindingen, der er negativ, hvilket gør bindingen polær i naturen. Du kan også forestille dig dette som elektroner, der er en del af en polær binding, der konvergerer i den ene ende af bindingen eller en anden og. Uanset hvad vil der være en del af obligationen, der har en lidt mere positiv ladning, og en del af obligationen, der har en lidt negativ ladning.
hvordan strukturen af et Atom påvirker dets polaritet
strukturen af kulsyre. Foto: af Jynto (talk) – eget arbejdedette billede blev oprettet med Discovery Studio Visualisator., CC0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=21004130
selvom det er fristende at konkludere, at jo mere negative atomer et molekyle har, jo mere sandsynligt er det at være polært, er det ikke altid tilfældet. Som et eksempel på et molekyle med mere negative bindinger, der er ikke-polære, se på kulsyre. Kulsyre har et kulstofmolekyle og to iltmolekyler, og de bindinger, der skaber molekylet, kan repræsenteres på denne måde:
O = C = O
man skal tage højde for ikke kun det samlede antal bindinger og deres positive eller negative karakter, men også molekylets struktur. I tilfælde af kulsyre er molekylet symmetrisk i naturen, og det har en lineær struktur. Begge iltatomer udøver den samme mængde træk på carbonatomet i midten, hvilket skaber en situation, hvor trækningen af det ene iltatom annulleres af det andet, og elektronerne i atomet bevæger sig slet ikke. Molekylet opretholder således sin balance som et ikke-polært molekyle.
Hvorfor er SO2 Polar?
svovl kommer ofte fra vulkaner. Foto: doctor-A via, CC0
svovlsyre frigives naturligt ved vulkansk aktivitet, og det er også til stede i atmosfæren på grund af forbrænding af fossile brændstoffer. Svovlsyre har en skarp lugt, ofte sammenlignet med lugten af en tændstik, der netop er blevet tændt. Ligesom med kulsyre-eksemplet skal du ikke kun tage hensyn til typerne af atomer i et svovlsyre-molekyle, du skal også tage molekylets struktur i betragtning.
først og fremmest er det vigtigt at vide, at ilt-svovlbindinger er lidt polære, fordi ilt har et større elektronegativt potentiale end svovl. Dette betyder, at iltet udøver mere træk på de kovalente bindinger i svovlsyre. Men som tidligere diskuteret gør molekylets struktur også en forskel.
ligesom H2O findes svovl midt i molekylet med bøjede bindinger, der forbinder svovlet med iltet. Dette betyder, at der er en side (top eller bund) af molekylet, der har begge iltatomer på det, hvilket giver det en lidt negativ ladning, mens den del af molekylet, der har svovlatomet, har en lidt positiv ladning. Som et resultat af dette er SO2 polar.
så i det væsentlige er svovldiokse polær, mens kulsyre er ikke – polær, fordi de individuelle bevægelser af bindingerne i kulsyre annullerer hinanden, men i tilfælde af svovldiokse betyder molekylets vinkelmæssige natur, at der er en ubalance mellem polerne – at den har både en negativ og positiv side-og derfor er molekylet polært.
nøglepunkter, der skal overvejes, når man bestemmer polariteten af et molekyle
når man prøver at bestemme polariteten af et molekyle, kan man bruge en tretrinsproces til at analysere det. Det første trin er at tegne molekylets struktur, mens det andet trin er at bestemme molekylets geometri, og det sidste trin er at bestemme molekylets bindingspolariteter og opsummere bindingspolariteterne sammen.
tegning af strukturen betyder tegning af en repræsentation af molekylet via et diagram, der angiver molekylets antal valenselektroner og bindinger. Når dette er gjort, kan molekylets geometri bestemmes med Valensskalelektronpar Frastødningsteori (VSEPR-teori), som siger, at molekyler vil vedtage en geometrisk formation, der maksimerer afstanden, som elektronerne har fra hinanden.
“jeg, et univers af atomer, et atom i universet.”- Richard P. Feynman
endelig skal du bestemme styrken af obligationerne og opsummere deres bindingspolariteter sammen. For eksempel i kulsyre polariseres kulstof-iltbindingerne mod iltet, hvilket er mere elektronegativt, og da begge bindinger har samme størrelse, er deres sum nul, og molekylet klassificeres som ikke-polært.
i tilfælde af svovldiokse er molekylet vinklet og har en forskel i elektronegativitet, hvor svovltrækket er mindre end ilt. Derfor er der et permanent dipolmoment. Dipolmomentet er et resultat af den ujævne fordeling af negative og positive ladninger.
