Dlaczego woda jest cząsteczką polarną?

woda jest cząsteczka polarna i działa również jako polarny rozpuszczalnik. Kiedy mówi się, że gatunek chemiczny jest „polarny”, oznacza to, że dodatnie i ujemne ładunki elektryczne są nierównomiernie rozłożone. Ładunek dodatni pochodzi z jądra atomowego, podczas gdy elektrony dostarczają ładunek ujemny. To ruch elektronów determinuje biegunowość. Oto jak działa na wodę.

Woda (H.₂O) jest polarny z powodu wygiętego kształtu cząsteczki. Kształt oznacza większość ładunku ujemnego z tlenu po stronie cząsteczki, a ładunek dodatni atomów wodoru znajduje się po drugiej stronie cząsteczki. To jest przykład kowalencyjnego bieguna wiązanie chemiczne. Po dodaniu substancji rozpuszczonych do wody może mieć na nie wpływ rozkład ładunku.

Powód, dla którego kształt cząsteczki nie jest liniowy i niepolarny (np. Jak CO₂) wynika z różnicy w elektroujemność pomiędzy wodorem i tlenem. Wartość elektroujemności wodoru wynosi 2,1, natomiast elektroujemność tlenu wynosi 3,5. The im mniejsza różnica między wartościami elektroujemności, tym bardziej prawdopodobne jest, że atomy utworzą kowalencyjny więź. Duża różnica między wartościami elektroujemności jest widoczna w przypadku wiązań jonowych. Zarówno wodór, jak i tlen działają w niemetalach w zwykłych warunkach, ale tlen jest dość nieco bardziej elektroujemny niż wodór, więc dwa atomy tworzą kowalencyjne wiązanie chemiczne, ale tak jest polarny.

Wysoce elektroujemny atom tlenu przyciąga do niego elektrony lub ładunek ujemny, dzięki czemu obszar wokół tlenu jest bardziej ujemny niż obszary wokół dwóch atomów wodoru. Elektrycznie dodatnie części cząsteczki (atomy wodoru) są wygięte od dwóch wypełnionych orbitali tlenu. Zasadniczo oba atomy wodoru są przyciągane do tej samej strony atomu tlenu, ale są tak daleko od siebie, jak to możliwe, ponieważ oba atomy wodoru mają ładunek dodatni. Wygięta konformacja stanowi równowagę między przyciąganiem a odpychaniem.

Pamiętaj, że chociaż kowalencyjne wiązanie między każdym wodorem i tlenem w wodzie jest polarne, cząsteczka wody jest ogólnie elektrycznie neutralną cząsteczką. Każda cząsteczka wody ma 10 protonów i 10 elektronów, dla ładunku netto równego 0.

Kształt każdej cząsteczki wody wpływa na jej interakcję z innymi cząsteczkami wody i innymi substancjami. Woda działa jak biegun rozpuszczalnik ponieważ może być przyciągany dodatnim lub ujemnym ładunkiem elektrycznym substancji rozpuszczonej. Lekki ładunek ujemny w pobliżu atomu tlenu przyciąga pobliskie atomy wodoru z wody lub dodatnio naładowane regiony innych cząsteczek. Nieznacznie dodatnia strona wodorowa każdej cząsteczki wody przyciąga inne atomy tlenu i ujemnie naładowane regiony innych cząsteczek. The wiązanie wodorowe pomiędzy wodorem jednej cząsteczki wody a tlenem innej utrzymuje wodę razem i nadaje jej interesujące właściwości, ale wiązania wodorowe nie są tak silne jak wiązania kowalencyjne. Podczas gdy cząsteczki wody przyciągają się do siebie poprzez wiązanie wodorowe, około 20% z nich jest w dowolnym momencie wolnych do interakcji z innymi gatunkami chemicznymi. Ta interakcja nazywa się nawodnieniem lub rozpuszczeniem.