Er H2O polært eller upolært?

Vand eller H2O er et stof, der består af de kemiske grundstoffer brint og ilt og kan findes i gasform, flydende og fast form. Det findes i rigelige mængder som et vigtigt grundstof, der er til stede i mange forbindelser. Et almindeligt spørgsmål, der opstår blandt eleverne, er, om H2O (vand) er polært eller upolært. Så jeg vil besvare dette spørgsmål i detaljer i denne artikel.

Så, er H2O polær eller upolær? Ja, vand (H2O) er polært. Dette skyldes vandmolekylets bøjede form, som skyldes, at der er en ulige ladningsfordeling over de brint- og iltatomer, der er involveret i vandmolekylet. Derfor har vandmolekylet et nettodipolmoment.

Som en smags- og lugtfri flydende forbindelse ved stuetemperatur har vand en særlig egenskab til at opløse mange andre stoffer som et alsidigt opløsningsmiddel, der er vigtigt for alle levende væsener i verden.

Vandige opløsninger har været afgørende for civilisationens opståen, da alle levende organismer er afhængige af vandige opløsninger som blod og fordøjelsessaft til biologiske processer.

Vand i små mængder virker farveløst, men det siges at besidde en blå farve i sig selv, når det udsættes for en svag absorption af lys ved rød bølgelængde.

Selv om det er et polært molekyle, kan vand have unikke fysiske egenskaber som højt kogepunkt, specifik varmekapacitet, overfladespænding og opløsningsmiddelegenskaber.

Her skal vi diskutere, om vandet er polært eller upolært, og hvad der gør det til nogen af dem overhovedet.

Hvad er polære og upolære molekyler

Der findes forskellige typer bindinger, der forbinder to eller flere atomer for at skabe molekyler af ionisk, kovalent, brint og metallisk type under givne betingelser. De to mest specielle og stærkeste bindingstyper er ioniske og kovalente bindinger.

Ioniske bindinger dannes, når atomer med modsat ladning og tegn tiltrækker hinanden for at skabe neutraliserede molekyler.

Kovalente bindinger dannes i en tilstand, hvor atomerne kan dele elektroner for at skabe molekyler. Kovalente bindinger kan være en enkelt-, dobbelt- eller trippelbinding på baggrund af antallet af elektroner, der deles mellem atomerne.

Kovalente bindinger kan danne polære eller ikke-polære molekyler. Polære bindinger dannes, når to molekyler dannes ved hjælp af en kovalent binding.

Elektrontætheden ændres også, når to atomer udfører delingen af elektroner mellem dem. Når der er ulighed i delingen af elektroner, stiger en delvis ionisk ladning på atomerne.

Partikulært sker dette, når der er en stor forskel i værdierne for elektronegativitet. På grund af dannelsen af partielle ioniske ladninger bliver molekyler til polære molekyler, hvor den ene side er stærkt positivt ladet og den anden side er stærkt negativt ladet.

Molekyler, der dannes ved hjælp af en lige stor kovalent binding til deling af elektroner, uden ionisk ladning og med symmetrisk deling af elektroner, kaldes upolære molekyler. Dette sker mellem atomer med samme elektronegativitet.

Der er ingen overflod af ladninger, og ladningerne afbalancerer hinanden. Mange gasser som hydrogen, helium, ilt, kuldioxid og nitrogen er nogle af de særlige eksempler på upolære molekyler.

Er vand (H2O) et polært eller upolært molekyle

Vand er et polært molekyle, da det er dannet ved hjælp af et stærkt elektronegativt iltatom, der trækker et par af brintatomerne og besidder en let negativ ladning på det.

Et molekyls polaritet afhænger i høj grad af dets konstituerende atomer og deres placering omkring det centrale atom. Polære molekyler har en tendens til at tiltrække vandmolekyler, især gennem en hydrogenbinding.

De bliver reelt opløselige i vand, fordi de med succes konkurrerer ved hjælp af hydrogenbindinger mellem vandmolekylerne.

Upolære grupper udviser ikke gunstige chancer for deres interaktion med vand og indgår derfor ikke i et vandigt miljø. Dette kaldes generelt for den hydrofiske effekt.

Vandmolekylerne udnytter en grænseflade af upolært materiale til at skabe så mange hydrogenbindinger med andre vandmolekyler, da der ikke er mulighed for at danne nogen med upolært materiale.

Dette er også grunden til, at vands tilstødende entropi er mindre end for upolære forbindelser.

Hvad gør vand til et polært molekyle

Vandmolekylernes polaritet viser mange unikke fysiske egenskaber. En af de mest særlige årsager til, at vand er et polært molekyle, er dets bøjede form.

Bindingsvinklen mellem O-H-bindingerne i H2O-molekylet er ca. 104,5 grader.

De to ensomme par på oxygenatomet forårsager den ensomme par-bindingsparafstødning, på grund af hvilken H2O’s bøjede form er dannet. H2O-molekylets geometriske struktur er ikke-planar.

En betydelig del af den svagt negative ladning og den positive ladning i vandmolekylet forbliver på den anden side af molekylet på grund af formen.

Dette betragtes som et væsentligt eksempel på polar kovalent kemisk binding i vandmolekyler.

Forklaringen på, at partiklens tilstand ikke er direkte og upolær (f.eks, som CO2) er et resultat af forskellen i elektronegativitet mellem hydrogen og oxygen. Elektronegativitetsværdien for brint er 2,1, mens elektronegativitetsværdien for ilt er 3,5.

Desto mindre kontrasten mellem elektronegativiteten forbliver, jo mere sikre er det, at atomerne danner en kovalent binding. En enorm forskel mellem elektronegativitet søger kan realiseres med de ioniske bindinger.

Vådstof og ilt viser begge egenskaber af ikke-metaller under normale forhold, men ilt viser en betydelig mængde mere elektronegativ end hydrogen, så de to partikler strukturerer en kovalent forbindelse binding, men den er dog polær.

Det stærkt elektronegative iltmolekyle trækker elektroner eller negativ ladning til sig, hvilket gør distriktet omkring ilten mere negativt end zonerne omkring de to hydrogenatomer.

De elektrisk positive segmenter af brintmolekylerne er bøjet med de to fyldte orbitaler af ilten.

Fundamentalt set er begge brintmolekyler trukket ind til en lignende side af iltatomet, men de er så langt fra hinanden, som de kan være på grund af, at brintatomerne begge besidder en positiv ladning.

Den bøjede form er en balance mellem tiltrækning og frastødning under dannelsen af molekyler.

Mens man genovervejer det faktum, at den kovalente binding mellem hvert hydrogen og oxygen i vand er polær, kan et vandmolekyle identificeres som et elektrisk neutralt molekyle.

Det siges, at hvert vandmolekyle har 10 protoner og 10 elektroner, hvilket giver en nettoladning på 0.

For en mere detaljeret forståelse bør du også læse artiklen om H2O lewis struktur, molekylær geometri og hybridisering.

Vandets polaritet & Dens indvirkning på fysiske egenskaber

Vandets polaritet viser mange påvirkninger af dets molekylers fysiske egenskaber, primært opløsningsmiddelegenskaberne.

I første omgang afklarer vandets polaritet dets opløselige egenskaber. Et eksempel på vand som væske er udstyret til opløsning af forskellige ioniske forbindelser såsom salte, polære organiske forbindelser, dvs. ethanol (sprit), og syrer.

De polære vandmolekyler udøver et træk på eventuelle forbindelser eller andre polære molekyler, trækker dem adskilt fra deres større struktur og opløser dem.

Da det omgående kan nedbryde ioniske forbindelser, kan vand fungere som en effektiv leder af elektricitet.

Uanset regelmæssige fakta og diskussioner identificeres rent vand stadig som en ineffektiv leder af elektricitet.

På det tidspunkt, hvor vand nedbryder en lille mængde af en ionisk forbindelse (som bordsalt), bliver det imidlertid til en elektrisk leder. Næsten alle levende væsener er afhængige af vandets opløselige evner for at kunne holde ud.

Vandets polaritet tillader det desuden at deltage i en usædvanlig form for intermolekylær egenskab til at skabe bindinger kaldet hydrogenholding.

Hydrogenbindinger dannes, når hydrogen er knyttet til et progressivt elektronegativt element som oxygen, nitrogen, fluor og er inden for synsfeltet af et andet polært molekyle eller et enkelt elektronpar.

Vandmolekylernes positivt ladede brintbinding trækker det negativt ladede ilt ind og danner en delvis elektrostatisk binding mellem forskellige vandmolekyler.

Et enkelt vandmolekyle kan deltage i op til fire brintbindinger med nabovandmolekyler.

Da den elektrostatiske tiltrækning mellem to ladede legemer er proportional med den kvadrerede afstand mellem dem, øges styrken af bindingerne, jo tættere et brintatom kommer på et nabovandmolekyle mere styrken af bindingerne øges.

Da hydrogenatomer er små i størrelse, kan de komme meget tæt på de nærliggende oxygenatomer og danne generelt faste elektrostatiske bindinger.

Slutning

Hvert vandmolekyle tiltrækker andre molekyler på grund af deres modsatrettede ladninger og polære molekyler eller ioner, der omfatter forskellige biomolekyler som sukkerstoffer, nukleinsyrer og nogle aminosyrer.

Et polært molekyle går interaktivt i forbindelse med vand eller opløses i det, sådanne molekyler kaldes hydrofiliske.

Upolære molekyler er derimod ikke så interaktive med vand, men holder dem adskilt og opløses i stedet i det, og kaldes derfor hydrofobiske.

Da vand er en forbindelse, der er dannet i sammensætningen af to hydrogenatomer og et oxygenatom, gør dets mere elektronegative oxygenatom det til et polært molekyle, og det udviser et asymmetrisk træk på molekylets deltagende elektroner.

Vandets multitilstandsadfærd er især standardiseret af polariteten og hydrogenbindingerne. Det er den eneste kendte forbindelse, der eksisterer i alle tre stoftilstande, nemlig fast, flydende og gasform, selv i standardmiljøet.

Da vand er et polært molekyle, er det udstyret med Hydrogenbindinger med en relativt stabil fysisk eksistens i et omfattende område af temperatur- og trykforhold.

Dertil kommer, at eksistensen af Hydrogenbindinger demonstrerer, hvordan vand viser volumetrisk ekspansion, når det omdannes til is eller solgt form gennem fryseprocessen.

De fleste forbindelser viser en øget densitet, når de omdanner sig til en fast form ved at blive frosset gennem afkøling, men i tilfældet med vand efter at være blevet afkølet til 4 grader C, begynder det at ekspandere sig selv.

Slowing bevægelige molekyler af vand gør dannelsen af hydrogenbindinger enklere og arrangerer molekylerne af forbindelsen i en krystallinsk struktur.

Vi kan konkludere, at volumenet af en prøve af størknet vand udvider sig med omkring 9%, således kan en dåse sodavand muligvis eksplodere, mens den opbevares i fryseren.

Som diskuteret i de tidligere afsnit, viser dets polaritet dets unikke og specielle egenskaber, der også skaber mange fordelagtige virkninger for levende væsener.