W chemii , polaryzacja jest jak ujemne i dodatnie ładunki elektryczne są rozmieszczone w cząsteczce lub wiązania chemicznego . Biegunowość wynika z różnicy elektroujemności między atomami, które go tworzą, z różnic w ładunku, który indukuje, oraz z ich rozmieszczenia w przestrzeni. Cząsteczka lub wiązanie są zatem uważane za dipol elektrostatyczny : im bardziej ładunki są rozłożone asymetrycznie, tym jest bardziej polarne i odwrotnie. Jeśli ładunki są rozłożone całkowicie symetrycznie, będzie on niepolarny, to znaczy nie ma polaryzacji elektrycznej, a zatem nie jest dipolem elektrostatycznym.
Biegunowość i jej konsekwencje ( siły van der Waalsa , wiązania wodorowe ) wpływają na szereg cech fizycznych ( napięcie powierzchniowe , temperatura topnienia , temperatura wrzenia , rozpuszczalność ) lub chemicznych (reaktywność).
W wiązaniu dublet elektronów nie może być równo podzielony między dwa atomy: jeden z dwóch atomów może mieć większą siłę przyciągania do chmury elektronów niż drugi. Nazywano to elektroujemnością zdolnością atomów do przyciągania chmury elektronów. Ten niesprawiedliwy podział ładunku elektronicznego przekształca następnie parę atomów w dipol. Wszystko odbywa się wtedy tak, jakby nastąpiło częściowe przeniesienie elektronu z atomu mniej elektroujemnego do atomu najbardziej elektroujemnego. Ten fikcyjny transfer jest wprowadzany przez ładunki cząstkowe : do najbardziej elektroujemnego atomu, który przyciąga do siebie dublet elektroniczny, zostanie przypisany ujemny ładunek cząstkowy, oznaczony -δ e lub δ-, drugiemu dodatni ładunek cząstkowy oznaczony + δ e lub δ + (ten zapis został wprowadzony w 1926 roku przez Christophera i Hildy Ingoldów ). Wiązanie kowalencyjne nabiera wówczas częściowego charakteru jonowego.
W zależności od różnicy w elektroujemności między atomami, wiązanie międzyatomowe waha się między dwoma skrajnościami:
Cząsteczka jest chemicznym zespół składa się z jednego lub więcej wiązań kowalencyjnych wynikających z kombinacji orbitali atomowych atomów, które go tworzą. W tej cząsteczce, w zależności od natury, a tym samym elektroujemności atomów, które ją tworzą, mogą pojawić się ładunki cząstkowe. Rozkład tych ładunków w przestrzeni nadaje cząsteczce charakter polarny lub nie:
Biegunowość cząsteczki wpływa na jej właściwości fizyczne lub chemiczne. Związki niepolarne na ogół słabo rozpuszczają się w rozpuszczalnikach polarnych (w szczególności węglowodory, które są niepolarne, na ogół nie rozpuszczają się w wodzie, która jest rozpuszczalnikiem polarnym), w przeciwieństwie do związków polarnych. W porównywalnych cząsteczkach, o podobnych masach molowych, cząsteczki polarne na ogół mają wyższą temperaturę wrzenia z powodu oddziaływań dipol-dipol między cząsteczkami. Najczęstszym przypadkiem tego typu interakcji jest wiązanie wodorowe , szczególnie obecne w wodzie.
Cząsteczki polarneWiele bardzo powszechnych cząsteczek jest polarnych, takich jak sacharoza , popularna forma cukru . Cukry na ogół mają wiele wiązań tlen-wodór (grupa hydroksylowa -OH) i są na ogół bardzo polarne. Woda jest kolejnym przykładem cząsteczki polarnej, która pozwala na ogólną rozpuszczalność cząsteczek polarnych w wodzie. Dwie substancje polarne są bardzo dobrze rozpuszczalne między sobą, a także między dwiema niepolarnymi cząsteczkami dzięki interakcjom Van der Waalsa.
Inne przykłady:
Fluorowodór , fluor pokazany na żółto.
Fluorowodór: czerwony obszar reprezentuje obszar częściowo naładowany ujemnie
Amoniak : niewiążący dublet jest pokazany na żółto, atomy wodoru na biało
Amoniak: czerwony obszar reprezentuje obszar częściowo naładowany ujemnie
Ozon
Cząsteczka może być niepolarna z dwóch powodów: albo jej wiązania są mało polarne, albo nie są polarne, co powoduje symetryczny rozkład elektronów w całej cząsteczce, albo dlatego, że ładunki utworzone przez wiązania polarne są rozłożone symetrycznie, co powoduje zbieżność centrów barycentrów. opłaty.
Przykładami powszechnych związków niepolarnych są węglowodory i tłuszcze. Większość z tych cząsteczek jest również nierozpuszczalna w temperaturze pokojowej w wodzie ( hydrofobowość ), rozpuszczalniku polarnym. Jednak wiele rozpuszczalników organicznych jest w stanie rozpuszczać się w związkach polarnych. Przykłady:
Ditlen