Je H2O polární nebo nepolární?

Voda neboli H2O je látka složená z chemických prvků vodíku a kyslíku, která se vyskytuje v plynném, kapalném a pevném skupenství. Je dostupná v hojném množství jako základní prvek přítomný v mnoha sloučeninách. Jednou z častých otázek, které se mezi studenty objevují, je, zda je H2O(voda) polární nebo nepolární. V tomto článku tedy na tuto otázku podrobně odpovím.

Je tedy H2O polární nebo nepolární? Ano, voda (H2O) je polární. Důvodem je ohnutý tvar molekuly vody, díky němuž dochází k nerovnoměrnému rozložení náboje na atomech vodíku a kyslíku, které se podílejí na molekule vody. Proto má molekula vody čistý dipólový moment.

Jako kapalná sloučenina bez chuti a zápachu při pokojové teplotě má voda zvláštní vlastnost rozpouštět spoustu jiných látek jako univerzální rozpouštědlo nezbytné pro živé bytosti na světě.

Vodné roztoky měly zásadní význam pro vznik civilizace, protože všechny živé organismy jsou při biologických procesech závislé na vodných roztocích, jako je krev a trávicí šťávy.

Voda se v malém množství jeví jako bezbarvá, ale říká se, že při mírné absorpci světla červené vlnové délky má vnitřně modrou barvu.

Ačkoli je voda polární molekula, může mít jedinečné fyzikální vlastnosti, jako je vysoký bod varu, měrná tepelná kapacita, povrchové napětí a schopnost rozpouštět.

Budeme diskutovat o tom, zda je voda polární nebo nepolární, a co ji vůbec činí některou z nich.

Co jsou polární a nepolární molekuly

Existují různé typy vazeb, které za daných podmínek spojují dva nebo více atomů a vytvářejí molekuly iontového, kovalentního, vodíkového a kovového typu. Dva nejkonkrétnější a nejsilnější typy vazeb jsou vazby iontové a kovalentní.

Iontové vazby vznikají, když se atomy opačného náboje a znaménka vzájemně přitahují a vytvářejí neutralizované molekuly.

Kovalentní vazby vznikají za podmínek, kdy atomy mohou sdílet elektrony a vytvářet molekuly. Kovalentní vazby mohou být jednoduché, dvojité nebo trojité na základě počtu elektronů sdílených mezi atomy.

Kovalentní vazby mohou vytvářet polární nebo nepolární molekuly. Polární vazby vznikají při vytvoření dvou molekul pomocí kovalentní vazby.

Elektronová hustota se také mění, když dva atomy mezi sebou provádějí sdílení elektronů. Při nerovnosti ve sdílení elektronů vzniká na atomech částečný iontový náboj.

Zejména k tomu dochází při velkém rozdílu hodnot elektronegativity. V důsledku vzniku částečných iontových nábojů se z molekul stávají polární molekuly, jejichž jedna strana je nabita vysoce kladně a druhá vysoce záporně.

Molekuly vytvořené pomocí rovné kovalentní vazby ke sdílení elektronů, bez iontového náboje a se symetrickým sdílením elektronů se nazývají nepolární molekuly. K tomu dochází mezi atomy s podobnou elektronegativitou.

Bez přebytku nábojů se náboje vzájemně vyrovnávají. Mezi konkrétní příklady nepolárních molekul patří mnoho plynů, například vodík, helium, kyslík, oxid uhličitý a dusík.

Je voda (H2O) polární nebo nepolární molekula

Voda je polární molekula, protože je tvořena pomocí silně elektronegativního atomu kyslíku, který táhne dvojici atomů vodíku a má na sobě mírně záporný náboj.

Polarita molekuly závisí hlavně na jejích složkových atomech a jejich uspořádání kolem centrálního atomu. Polární molekuly mají tendenci přitahovat molekuly vody, zejména prostřednictvím vodíkové vazby.

Stávají se ve vodě reálně rozpustnými, protože úspěšně soutěží s pomocí vodíkových vazeb mezi molekulami vody.

Nepolární skupiny nevykazují příznivé šance na jejich interakci s vodou, a proto nejsou zahrnuty do vodného prostředí. Tento jev se obecně nazývá hydrofický efekt.

Molekuly vody využívají rozhraní nepolárního materiálu k vytvoření co největšího počtu vodíkových vazeb s jinými molekulami vody, protože s nepolárním materiálem nemají možnost žádnou vytvořit.

To je také důvod, proč je sousední entropie vody menší než u nepolárních sloučenin.

Co dělá vodu polární molekulou

Polarita molekul vody vykazuje mnoho jedinečných fyzikálních vlastností. Jedním z nejkonkrétnějších důvodů, proč je voda polární molekulou, je její ohnutý tvar.

Vazbový úhel mezi vazbami O-H v molekule H2O je přibližně 104,5 stupně.

Dva osamělé páry na atomu kyslíku způsobují odpuzování osamělého páru s vazebným párem, díky němuž vzniká ohnutý tvar H2O. Geometrická struktura molekuly H2O je neplanární.

Významná část mírně záporného náboje a kladného náboje v molekule vody zůstává kvůli tvaru na druhé straně molekuly.

To je považováno za významný příklad polární kovalentní chemické vazby v molekulách vody.

Vysvětlení stavu částice není přímé a nepolární (např, jako u CO2) je důsledkem rozdílu v elektronegativitě mezi vodíkem a kyslíkem. Hodnota elektronegativity vodíku je 2,1, zatímco hodnota elektronegativity kyslíku je 3,5.

Čím menší zůstává kontrast mezi elektronegativitou, tím jistější je, že atomy tvoří kovalentní vazbu. Obrovský rozdíl mezi elektronegativitou se dá realizovat u iontových vazeb.

Vodík i kyslík vykazují za normálních podmínek vlastnosti nekovů, avšak kyslík vykazuje o poznání větší elektronegativitu než vodík, takže tyto dvě částice vytvářejí kovalentní sloučeninovou vazbu, která je však polární.

Vysoce elektronegativní molekula kyslíku k sobě přitahuje elektrony neboli záporný náboj, takže oblast kolem kyslíku je negativnější než zóny kolem dvou atomů vodíku.

Elektricky kladné segmenty molekul vodíku jsou ohnuty dvěma zaplněnými orbitaly kyslíku.

Fundamentálně jsou obě molekuly vodíku přitahovány k podobné straně atomu kyslíku, jsou však od sebe co nejvíce vzdáleny z toho důvodu, že oba atomy vodíku mají kladný náboj.

Ohnutý tvar je rovnováhou mezi přitahováním a odpuzováním při vzniku molekul.

Při opětovném zvážení skutečnosti, že kovalentní vazba mezi každým vodíkem a kyslíkem ve vodě je polární, lze molekulu vody označit za elektricky neutrální molekulu.

Říká se, že každá molekula vody má 10 protonů a 10 elektronů, tedy čistý náboj 0.

.

Pro podrobnější pochopení byste se měli podívat také na článek o Lewisově struktuře H2O, molekulární geometrii a hybridizaci.

Polarita vody & Její vliv na fyzikální vlastnosti

Polarita vody vykazuje mnoho vlivů na fyzikální vlastnosti jejích molekul, především na vlastnosti rozpouštědla.

Především polarita vody objasňuje její rozpustné vlastnosti. Příkladem je voda jako kapalina vybavená pro rozpouštění různých iontových sloučenin, jako jsou soli, polární organické sloučeniny, tj. ethanol (líh), a kyseliny.

Polární molekuly vody uplatňují přitažlivost na jakékoli sloučeniny nebo jiné polární molekuly, odtahují je oddělené od jejich větší struktury a rozpouštějí je.

Protože voda dokáže pohotově rozkládat iontové sloučeniny, může působit jako účinný vodič elektřiny.

Nehledě na běžná fakta a diskuse je čistá voda stále označována za neúčinný vodič elektřiny.

V okamžiku, kdy voda rozloží malé množství iontové sloučeniny (například kuchyňskou sůl), se však změní na elektrický vodič. Téměř každá živá bytost je závislá na rozpouštěcích schopnostech vody, aby vydržela.

Polarita vody jí navíc umožňuje účastnit se výjimečného druhu mezimolekulární vlastnosti vytváření vazeb zvaných vodíková vazba.

Vodíková vazba vzniká, když je vodík připojen k progresivně elektronegativnímu prvku, jako je kyslík, dusík, fluor, a je v dohledu jiné polární molekuly nebo jediného elektronového páru.

Kladně nabitá vodíková vazba molekul vody přitahuje záporně nabitý kyslík, čímž vzniká částečná elektrostatická vazba mezi různými molekulami vody.

Jediná molekula vody se může účastnit až čtyř vodíkových vazeb se sousedními molekulami vody.

Protože elektrostatická přitažlivost mezi dvěma nabitými tělesy je úměrná čtverci vzdálenosti mezi nimi, čím blíže je atom vodíku k sousední molekule vody, tím více se síla vazeb zvyšuje.

Protože jsou atomy vodíku malé, mohou se dostat velmi blízko k sousedním atomům kyslíku a vytvořit obecně pevné elektrostatické vazby.

Závěr

Každá molekula vody přitahuje jiné molekuly díky jejich opačným nábojům a polárním molekulám nebo iontům zahrnujícím různé biomolekuly, jako jsou cukry, nukleové kyseliny a některé aminokyseliny.

Polární molekula se interaktivně zapojuje do vody nebo se v ní rozpouští, takové molekuly se nazývají hydrofilní.

Nepolární molekuly se naproti tomu nezapojují tak interaktivně s vodou a udržují se spíše oddělené, rozpouštějí se v ní, proto se nazývají Hydrofobní.

Protože voda je sloučenina tvořená ve složení dvou atomů Vodíku a jednoho atomu Kyslíku, její elektronegativnější atom Kyslíku z ní činí polární molekulu a vykazuje asymetrický tah na zúčastněné elektrony molekuly.

Vícestavové chování vody je standardizováno zejména polaritou a vodíkovými vazbami. Je to jediná známá sloučenina, která existuje ve všech třech stavech hmoty, a to v pevné, kapalné a plynné formě i ve standardním prostředí.

Protože je voda polární molekula, vyznačuje se Vodíkovými vazbami s relativně stabilní fyzikální existencí v rozsáhlém rozsahu teplotních a tlakových podmínek.

Existence vodíkových vazeb navíc ukazuje, jak voda vykazuje objemovou roztažnost, když se přemění na led nebo prodanou formu procesem zmrazení.

Většina sloučenin vykazuje zvýšenou hustotu, když se přemění na pevnou formu tím, že se zmrazí ochlazením, ale v případě vody se po ochlazení na 4 stupně C začne sama rozpínat.

Ztráta pohybujících se molekul vody zjednodušuje tvorbu vodíkových vazeb a uspořádává molekuly sloučeniny do krystalické struktury.

Můžeme konstatovat, že objem vzorku ztuhlé vody se zvětší přibližně o 9 %, takže plechovka sodovky může při uchovávání v mrazáku případně explodovat.

Jak bylo uvedeno v předchozích částech, její polarita ukazuje na její jedinečné a zvláštní vlastnosti, které také vytvářejí mnoho výhodných dopadů pro živé bytosti.

Podle toho, co bylo řečeno v předchozích částech, se voda stlačuje.