Probabilmente avete sentito che le molecole hanno qualcosa chiamato polarità prima. Ad esempio, l’acqua è una molecola polare mentre l’anidride carbonica è una molecola non polare. Che dire dell’anidride solforosa, è polare o non polare? L’anidride solforosa è considerata una molecola polare.
Cosa significa esattamente essere una molecola povera? Inoltre, quali proprietà ha l’anidride solforosa che la rendono una molecola polare? Per scoprirlo, esaminiamo la definizione di polarità e diamo un’occhiata agli attributi di una molecola di anidride solforosa.
Che cos’è la polarità?
Quando pensi ai poli, la prima cosa a cui potresti pensare potrebbe essere il polo sud e il polo nord della Terra. Queste sono le aree superiore e inferiore della terra. Proprio come la terra, le molecole possono avere regioni polari, ma queste regioni polari sono di natura positiva e negativa. Sono le estremità delle molecole che hanno una carica negativa o una carica positiva, proprio come una batteria ha una fine negativa e una fine positiva.
” Non esiste nulla tranne gli atomi e lo spazio vuoto; tutto il resto è opinione.”- Democritus
Poiché le molecole sono fatte di atomi, questi atomi sono collegati tra loro per creare sezioni che hanno una carica positiva complessiva o una carica negativa complessiva. Se un atomo ha regioni distinte di carica positiva e carica negativa – se ci sono sia regioni negative che regioni positive all’interno della molecola – la molecola è polare. Se la molecola non ha regioni che differiscono in carica, la molecola è considerata non polare.
Esempi di molecole polari e non polari
Come esempio di una molecola polare, diamo un’occhiata all’acqua. L’acqua è una delle molecole polari più famose e la sua struttura è responsabile del fatto che la molecola abbia una natura polare. Le molecole d’acqua sono costituite da un atomo di ossigeno che ha una carica leggermente negativa e due atomi di idrogeno che hanno leggere cariche positive. Ciò significa che l’acqua è una molecola polare.
Come esempio di una molecola non polare considerare etano – che è una formula chimica di C2H6. Uno dei motivi per cui l’etano è una molecola non polare è che la molecola ha una struttura simmetrica. Le strutture simmetriche nelle molecole aiutano la molecola a mantenere una distribuzione uniforme dell’elettronegatività, sebbene non garantisca necessariamente che una molecola sia non polare. Nel caso dell’etano, tuttavia, c’è poca o nessuna differenza nelle quantità di elettronegatività che esiste tra gli atomi di carbonio e gli atomi di idrogeno, e poca differenza nell’elettronegatività che si trova tra i due atomi di carbonio.
La maggior parte degli elementi alcalini hanno una struttura simile a C2H6, e per questo motivo, in genere si dice che gli elementi alcalini sono non polari. La chimica ha un concetto che viene spesso riassunto come “come dissolve come”. Ciò significa che una molecola ha una maggiore solubilità quando si trova all’interno di una sostanza simile. Le sostanze polari si dissolvono più facilmente se combinate con altre molecole polari e le sostanze non polari si dissolvono più facilmente se combinate con altre sostanze non polari.
Come le regioni delle molecole diventano polari o non polari
Gli elettroni all’interno delle molecole vengono costantemente tirati in giro. Ciò significa che gli elettroni all’interno di una molecola sono sempre spostando posizioni, e la polarità di una molecola è influenzata dallo spostamento di un insieme di elettroni. Quando gli elettroni si muovono in una direzione o nell’altra, la molecola guadagna una carica positiva o negativa nella regione di quell’elettrone. Ciò che influenza il modo in cui gli elettroni vengono spostati sono i legami che esistono tra le molecole. Questi legami chimici contengono elettroni pure, e possono avere polarità pure.
Se gli atomi che compongono un legame chimico sono diversi, allora il legame tra i due atomi sarà polare in natura. Questo perché quando due atomi diversi creano un legame, i nuclei dei rispettivi atomi avranno diverse capacità di cattura degli elettroni e le posizioni degli elettroni all’interno del legame si sposteranno. Tuttavia, quando ci sono due atomi dello stesso tipo che compongono un legame, gli elettroni all’interno del legame sposteranno la posizione perché la quantità di trazione che ogni atomo ha è equivalente e gli elettroni che ogni atomo possiede rimarranno dove sono.
“Devo confessare che sono geloso del termine atomo; perché sebbene sia molto facile parlare di atomi, è molto difficile formarsi un’idea chiara della loro natura.” Michael Faraday
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L’atomo che ha la maggiore capacità di estrarre elettroni verso di sé avrà un aumento del numero di elettroni attorno ad essa, è leggermente più negativo il costo complessivo e il risultato finale è una regione di legame che c’è di positivo e di parte del legame che c’è di negativo, rendendo il legame polare in natura. Puoi anche immaginarlo come elettroni che fanno parte di un legame polare convergente su un’estremità del legame o su un’altra e. In entrambi i casi, ci sarà una parte del legame che ha una carica leggermente più positiva e una parte del legame che ha una carica leggermente negativa.
Come la struttura di un atomo influenza la sua polarità
Mentre si è tentati di concludere che più atomi negativi ha una molecola più è probabile che sia polare, questo non è sempre il caso. Come esempio di una molecola con legami più negativi che non è polare, guarda l’anidride carbonica. L’anidride carbonica ha una molecola di carbonio e due molecole di ossigeno e i legami che creano la molecola possono essere rappresentati in questo modo:
O = C = O
Si deve prendere in considerazione non solo il numero totale di legami e la loro natura positiva o negativa, ma anche la struttura della molecola. Nel caso dell’anidride carbonica, la molecola è di natura simmetrica e possiede una struttura lineare. Entrambi gli atomi di ossigeno stanno esercitando la stessa quantità di trazione sull’atomo di carbonio nel mezzo, creando una situazione in cui la trazione di un atomo di ossigeno viene annullata dall’altro e gli elettroni all’interno dell’atomo non si muovono affatto. Così la molecola mantiene il suo equilibrio come molecola non polare.
Perché SO2 è polare?
L’anidride solforosa viene rilasciata naturalmente dall’attività vulcanica ed è presente anche nell’atmosfera a causa della combustione di combustibili fossili. L’anidride solforosa ha un odore pungente, spesso paragonato all’odore di un fiammifero appena acceso. Proprio come con l’esempio di anidride carbonica, non devi solo prendere in considerazione i tipi di atomi in una molecola di anidride solforosa, devi anche prendere in considerazione la struttura della molecola.
Prima di tutto, è importante sapere che i legami ossigeno-zolfo sono leggermente polari, a causa del fatto che l’ossigeno ha un potenziale elettronegativo maggiore rispetto allo zolfo. Ciò significa che l’ossigeno sta esercitando più attrazione sui legami covalenti nell’anidride solforosa. Tuttavia, come discusso in precedenza, anche la struttura della molecola fa la differenza.
Proprio come H2O, lo zolfo si trova nel mezzo della molecola, con legami piegati che collegano lo zolfo all’ossigeno. Ciò significa che c’è un lato (superiore o inferiore) della molecola che ha entrambi gli atomi di ossigeno su di esso, che gli conferisce una carica leggermente negativa mentre la porzione della molecola che ha l’atomo di zolfo ha una carica leggermente positiva. Di conseguenza, SO2 è polare.
Quindi, in sostanza, l’anidride solforosa è polare mentre l’anidride carbonica è non polare perché i singoli movimenti dei legami nell’anidride carbonica si annullano a vicenda, tuttavia nel caso dell’anidride solforosa, la natura angolare della molecola significa che c’è uno squilibrio tra i poli – che ha sia un lato negativo che positivo – e quindi la molecola è polare.
Punti chiave da considerare quando si determina la polarità di una molecola
Quando si cerca di determinare la polarità di una molecola, è possibile utilizzare un processo in tre fasi per analizzarlo. Il primo passo è disegnare la struttura di Lewis della molecola, mentre il secondo passo è determinare la geometria della molecola, e il passo finale è determinare le polarità di legame della molecola e sommare le polarità di legame insieme.
Disegnare la struttura di Lewis significa disegnare una rappresentazione della molecola tramite un diagramma che indica il numero di elettroni e legami di valenza della molecola. Dopo questo fatto, la geometria della molecola può essere determinata con la Teoria della repulsione della coppia di elettroni del guscio di valenza (Teoria VSEPR), che afferma che le molecole adotteranno una formazione geometrica che massimizza la distanza che gli elettroni hanno l’uno dall’altro.
“Io, un universo di atomi, un atomo nell’universo.”- Richard P. Feynman
Infine, è necessario determinare la forza dei legami e sommare le loro polarità di legame insieme. Ad esempio, nell’anidride carbonica, i legami carbonio-ossigeno sono polarizzati verso l’ossigeno, che è più elettronegativo, e poiché entrambi i legami hanno la stessa grandezza, la loro somma è zero e la molecola è classificata come non polare.
Nel caso dell’anidride solforosa, la molecola è angolata e possiede una differenza di elettronegatività con la trazione dello zolfo inferiore a quella dell’ossigeno. Pertanto, c’è un momento di dipolo permanente. Il momento di dipolo è il risultato della distribuzione irregolare di cariche negative e positive.