De ce este apa o moleculă polară?

Apa este o moleculă polară și, de asemenea, acționează ca un solvent polar. Când se spune că o specie chimică este „polară”, aceasta înseamnă că sarcinile electrice pozitive și negative sunt distribuite inegal. Sarcina pozitivă provine din nucleul atomic, în timp ce electronii furnizează sarcina negativă. Mișcarea electronilor este cea care determină polaritatea. Iată cum funcționează apa.

Polaritatea unei molecule de apă

Apa (H₂O) este polar datorită formei îndoite a moleculei. Forma înseamnă cea mai mare parte a încărcăturii negative din oxigenul din partea moleculei, iar sarcina pozitivă a atomilor de hidrogen este de cealaltă parte a moleculei. Acesta este un exemplu de legătură chimică polară covalentă. Când se adaugă solutii în apă, acestea pot fi afectate de distribuția încărcăturii.

Motivul pentru care forma moleculei nu este liniară și nepolară (de exemplu, cum ar fi CO₂) se datorează diferenței de electronegativitate între hidrogen și oxigen. Valoarea electronegativității hidrogenului este 2,1, în timp ce electronegativitatea oxigenului este 3,5. Cu cât este mai mică diferența între valorile electronegativității, cu atât atomii vor fi mai probabil formați o legătură covalentă. O mare diferență între valorile electronegativității este văzută cu legăturile ionice. Hidrogenul și oxigenul acționează ambele ca nemetale în condiții obișnuite, dar oxigenul este ceva mai electronegativ decât hidrogenul, deci cei doi atomi formează o legătură chimică covalentă, dar este polar.

Atomul de oxigen extrem de electronegativ atrage electroni sau sarcină negativă asupra acestuia, ceea ce face ca regiunea din jurul oxigenului să fie mai negativă decât zonele din jurul celor doi atomi de hidrogen. Porțiunile pozitive din punct de vedere electric ale moleculei (atomii de hidrogen) sunt îndepărtate de cele două orbite umplute ale oxigenului. Practic, ambii atomi de hidrogen sunt atrași de aceeași parte a atomului de oxigen, dar sunt la fel de departe unul de celălalt, cât pot fi, deoarece ambii atomi de hidrogen poartă o încărcătură pozitivă. Conformarea îndoită este un echilibru între atracție și repulsie.

Amintiți-vă că, chiar dacă legătura covalentă între fiecare hidrogen și oxigen din apă este polară, o moleculă de apă este o moleculă neutră electric în general. Fiecare moleculă de apă are 10 protoni și 10 electroni, pentru o încărcare netă de 0.

De ce apa este un solvent polar

Forma fiecărei molecule de apă influențează modul în care interacționează cu alte molecule de apă și cu alte substanțe. Apa acționează ca un solvent polar, deoarece poate fi atrasă de sarcina electrică pozitivă sau negativă pe un solut. O ușoară încărcare negativă în apropierea atomului de oxigen atrage atomi de hidrogen din apropiere din apă sau din regiunile încărcate pozitiv ale altor molecule. Partea ușor pozitivă de hidrogen a fiecărei molecule de apă atrage alți atomi de oxigen și regiuni încărcate negativ ale altor molecule. Legătura de hidrogen între hidrogenul unei molecule de apă și oxigenul altei ține apa împreună și îi conferă proprietăți interesante, cu toate că legăturile de hidrogen nu sunt la fel de puternice ca legăturile covalente. În timp ce moleculele de apă sunt atrase unele de altele prin legătura de hidrogen, aproximativ 20% dintre ele sunt libere în orice moment pentru a interacționa cu alte specii chimice. Această interacțiune se numește hidratare sau dizolvare.