Polarità (chimica)
In chimica, la polarità denota la formazione di centri di carica separati in gruppi atomici a causa di spostamenti di carica; di conseguenza, i gruppi atomici non sono più elettricamente neutri.
Il momento di dipolo elettrico è una misura della polarità di una molecola e determina la solubilità di una sostanza o la sua capacità di agire come solvente :
- Le sostanze polari sono generalmente facilmente solubili nei solventi polari, ma scarsamente nei solventi non polari.
- Viceversa, le sostanze non polari sono solubili in solventi non polari (es. in esano ) o altri idrocarburi liquidi ("benzina"), ma scarsamente solubili in solventi polari .
Uno dei principi dell'alchimia medievale era: "Similia similibus solvuntur" (latino: "Il simile si dissolve nel simile").
A causa della loro struttura ionica , molti sali sono facilmente solubili nell'acqua del solvente polare , ma non le sostanze non polari come i grassi o le cere . Anche molti aromi e fragranze non sono solubili in acqua, ma sono facilmente solubili in olio o etanolo . L'alcol è quindi elencato come ingrediente in molti cibi a basso contenuto di grassi.
Tessuti polari
Le sostanze polari sono costituite da molecole polari, caratterizzate da un momento di dipolo elettrico permanente.
Le sostanze polari si dissolvono bene nei solventi polari, come nel caso, ad esempio, dei sali nell'acqua. Più simili sono le forze di interazione tra le particelle del solvente e tra quelle del soluto, migliore è la solubilità.
Se la differenza di elettronegatività (ΔEN) è sufficientemente alta , gli elettroni di legame possono passare quasi completamente da un partner di legame all'altro. Rimangono due ioni , che si attraggono solo a causa della forza elettrostatica non orientata di Coulomb . Gli ioni, e quindi anche tutti i sali, sono fondamentalmente polari come portatori di carica.
La polarità di un'intera molecola è causata da legami atomici polari , o in casi estremi da legami ionici . I legami polari sono caratterizzati dalla distribuzione non uniforme degli elettroni di legame tra i partner di legame. Se atomi con elettronegatività diversa si connettono , ciò può comportare una tale polarizzazione del legame. Se ci sono solo legami atomici polarizzati in una molecola, i singoli momenti di dipolo dei legami si sommano vettorialmente per formare un momento di dipolo totale. Se questo è zero a causa della simmetria, la sostanza è non polare (esempio: anidride carbonica, CO 2 ). Tuttavia, se esiste un momento di dipolo totale permanente diverso da zero, la molecola è polare (esempio: molecola d'acqua ). A seconda delle dimensioni di questo momento di dipolo totale, una sostanza è più o meno polare. La differenza va quindi da estremamente polare a completamente non polare. I solventi sono disposti in una serie elutropica in base alla loro polarità .
In chimica organica, i legami atomici polari svolgono un ruolo importante nella valutazione qualitativa della reattività di una molecola. In un alogenoalcano (esempio: clorometano) z. B. ha assegnato la carica parziale − all'atomo di cloro legato covalentemente all'atomo di carbonio e la carica parziale δ + all'atomo di carbonio del gruppo metilico. Sostituendo il clorometano con il magnesio per dare il corrispondente composto di Grignard CH 3 MgCl a, si verifica Umpolung a: L'atomo di carbonio del gruppo metilico ha ora la carica parziale -. Considerare la polarità delle sostanze organiche ha conseguenze significative per la loro reattività.
Sostanze polari: acqua , sali , zucchero , vetro
Sostanze non polari
Una molecola non polare o non polare, d'altra parte, non ha momento di dipolo permanente.
Le sostanze apolari si dissolvono bene in solventi non polari (sostanze organiche in benzene o etere ). Più simili sono le forze di interazione tra le particelle del solvente e tra quelle del soluto, migliore è la solubilità.
Sostanze non polari: benzina , tetracloruro di carbonio , cera , grasso , alcani , alcheni , alchini
Determinazione della polarità
Esperimento per dimostrare il momento di dipolo elettrico permanente dell'acqua
Uno carica z. B. aprire elettricamente un pettine di plastica pettinando i capelli asciutti o strofinando un maglione di lana. Ora fai scorrere un flusso molto sottile da un rubinetto, solo in modo che non si strappi e goccioli. Quando il colmo si avvicina al getto d'acqua, viene deviato verso il colmo. (Quando il getto d'acqua tocca la cresta, viene scaricato e non attira più il getto d'acqua.)
Nel campo elettrico concentrico che circonda la cresta carica, i dipoli delle molecole d'acqua si allineano in modo da puntare verso la cresta. Poiché l' intensità del campo diminuisce con la distanza dal pettine, una forza attrattiva leggermente maggiore agisce sull'estremità della molecola che è più vicina al pettine rispetto alla forza repulsiva che agisce sull'estremità della molecola che è più lontana. Nella differenza rimane una piccola forza che attrae le molecole d'acqua e devia il getto d'acqua.
elettronegatività
Per determinare se un composto è apolare, polare o anche un legame ionico, si può usare la differenza di elettronegatività . È la differenza nei valori di elettronegatività degli atomi coinvolti. I valori guida per questa classificazione possono essere visualizzati nella tabella seguente.
Tuttavia, si deve tenere in considerazione qui che le formule limite mesomeriche separate da carica possono avere un peso che non può essere trascurato. Nonostante una differenza di elettronegatività di circa 1 , il monossido di carbonio è un gas quasi non polare che può essere liquefatto solo da una pressione inferiore a -140 ° C.
| Tipo di rilegatura | Caratteristiche del legame | |
|---|---|---|
| 0.0 | legame non polare | Le coppie di elettroni sono ugualmente sollecitate da tutti gli atomi, in modo che non sorgano centri di carica. |
| 0,1 ... 0,4 | legame polare debole | Un atomo mette a dura prova le coppie di elettroni rispetto all'altro. |
| 0,4 ... 1,7 | legame fortemente polare | Un atomo mette a dura prova le coppie di elettroni rispetto all'altro. |
| > 1,7 | Legame ionico | Non ci sono coppie di elettroni condivise; Cioè, si formano ioni |