Vad är polaritet?
Polaritet är en term som används i elektricitet, magnetism och elektronisk signalering. I kemi förklarar polaritet bildandet av bindningar mellan atomer på grund av delningen av elektroner. Polära molekyler uppstår när en av atomerna utövar en starkare attraktiv kraft på elektronerna i bindningen. I själva verket är atomerna mer dragna mot den atomen än den andra atomen som leder till en liten laddningsobalans.
Hur bestämmer man polaritet?
Bestämningen av polaritet görs genom ett begrepp som kallas elektronegativitet. Elektronegativitet är ett sätt att uttrycka en atoms tendens att locka elektroner i en kemisk bindning. Det beräknas genom att få skillnaden i elektronnegativiteterna hos de aktuella atomerna. Om skillnaden är mellan 0.4 och 1.7, beskrivs bindningen som polär. Om skillnaden ligger under 0.4 är bindningen en icke-polär kovalent. Betydelsen av detta är att det kommer att vara lika delning av elektronerna mellan atomerna. Tvärtom, om skillnaden är över 1.7, innehåller bindningen en jonisk karaktär.
Är vattenpolär eller icke-polär?
Vatten är en polär molekyl eftersom den har en ojämn delning av elektroner. Vatten är kemiskt skrivet som H2O betyder att den består av väte och syreatomer. Vätgas är nummer ett i det periodiska systemet medan syre är nummer 14. Som ett resultat är syrekonfigurationen 2.8.4 medan den av väte är 1. När två väteatomer kombineras med en syreatom bildar två av de fyra elektronerna i syre den starka bindningen i vatten. Den resulterande effekten är att det finns en ojämn delning av elektroner eftersom två elektroner förblir oanvända. Väteänden blir delvis positiv medan syreenden är delvis negativ. Dessutom har syrgasatomen en starkare attraktiv kraft och därigenom dra fler atomer till den. Därefter uppstår en obalans i laddningen i molekylen. Förutom vatten är vätefluorid också en polär molekyl.
Till skillnad från vatten uppstår de icke-polära molekylerna i två fall. För det första kan det bero på att lika delar av elektroner mellan atomerna. För det andra kan det bero på det symmetriska arrangemanget av polära bindningar i en mer komplex molekyl såsom bor trifluoriden (BF3). Ett viktigt faktum att man behöver notera är att inte varje molekyl med polära bindningar är en polär molekyl. Ett exempel på detta scenario är koldioxid (CO2). Koldioxid bildar inte en icke-polär molekyl eftersom dess geometri är linjär. De två dipolmomenterna avbryter varandra, vilket leder till att inget molekyldipolmoment är netto. Exempel på icke-polära föreningar är olja och bensin.
Varför är polariteten av vatten viktigt?
Vattnets polaritet gör vattnet till en speciell substans eftersom den bidrar till några av vattenets unika egenskaper. De unika egenskaperna inkluderar dens densitet, dess förmåga att upplösa ämnen och dess besittning av starka bindningar som håller molekylerna fast tillsammans. Dessa egenskaper hos vatten gör att den kan utföra sin grundläggande funktion för att upprätthålla livet.
Vatten förmåga att upplösa ämnen
Eftersom vatten har både positivt laddade och negativt laddade joner kan det lösa upp ämnen. Exempelvis löses salt som kemiskt kallas natriumklorid ofta i vatten. Vad händer är att de positivt laddade ändarna av vattenmolekylerna lockar de negativt laddade kloridjonerna. Å andra sidan lockar de negativt laddade ändarna de positivt laddade positiva natriumjonerna. Submerging salt i vatten leder till separation av natriumkloridjoner genom vattenmolekylerna. Därmed löses saltet i vatten.
Täthet av vatten när fryst
Isens densitet är normalt mindre än den för vatten som resulterar i isflöde på vatten. Anledningen till detta är att vattenmolekylerna av fruset vatten är längre ifrån varandra men fast hålls till varandra genom vätebindningen. Därför leder kyltemperaturerna till ökningen i vattentäthet men endast upp till fyra grader Celsius. Därefter minskar densiteten och när den når noll grader eller lägre är den lättare än vatten. Is kan då flyta i vatten och därigenom stödja marint liv.
Starka band i vatten
De starka bindningarna som håller vattenmolekylerna tillsammans bidrar till dess unika fysiska egenskaper. De fasthållna molekylerna resulterar i de mycket höga kokande och smältpunkterna i vatten.
