A H2O poláris vagy nem poláris?

A víz vagy H2O a Hidrogén és az Oxigén kémiai elemekből álló anyag, amely gáznemű, folyékony és szilárd halmazállapotban is megtalálható. Bőséges mennyiségben áll rendelkezésre, mint számos vegyületben jelen lévő esszenciális elem. A diákok körében gyakran felmerülő kérdés, hogy a H2O (víz) poláros vagy nem poláros. Ezért ebben a cikkben részletesen válaszolok erre a kérdésre.

Szóval, a H2O poláris vagy nem poláris? Igen, a víz (H2O) poláris. Ennek oka a vízmolekula hajlított alakja, amelynek következtében a vízmolekulában részt vevő hidrogén- és oxigénatomok között egyenlőtlen töltéseloszlás van. Ezért a vízmolekula nettó dipólusmomentummal rendelkezik.

A víz szobahőmérsékleten íztelen és szagtalan folyékony vegyületként különleges tulajdonsága, hogy a világ élőlényei számára nélkülözhetetlen sokoldalú oldószerként rengeteg más anyagot képes feloldani.

A vizes oldatok létfontosságúak voltak a civilizáció kialakulásában, mivel minden élő szervezet a biológiai folyamatokhoz vizes oldatoktól függ, mint például a vér és az emésztőnedvek.

A víz kis mennyiségben színtelennek tűnik, de azt mondják, hogy eredendően kék színnel rendelkezik, amikor a vörös hullámhosszú fény enyhe elnyelésének van kitéve.

A víz poláros molekula lévén olyan egyedi fizikai tulajdonságokkal rendelkezhet, mint a magas forráspont, a fajlagos hőkapacitás, a felületi feszültség és az oldószerképesség.

Az alábbiakban arról lesz szó, hogy a víz poláros vagy nem poláros-e, és hogy mitől lesz bármelyik is.

Milyenek a poláris és nem poláris molekulák

Vanak különböző típusú kötések, amelyek két vagy több atomot összekötve ionos, kovalens, hidrogénes és fémes típusú molekulákat hoznak létre adott körülmények között. A két legkülönlegesebb és legerősebb kötéstípus az ionos és a kovalens kötés.

Ionos kötések akkor jönnek létre, amikor ellentétes töltésű és előjelű atomok vonzzák egymást, hogy semlegesített molekulákat hozzanak létre.

Kovalens kötések olyan állapotban jönnek létre, amikor az atomok elektronokat tudnak megosztani, hogy molekulákat hozzanak létre. A kovalens kötések lehetnek egyszerű, kettős vagy hármas kötések az atomok között megosztott elektronok száma alapján.

A kovalens kötések poláris vagy nem poláris molekulákat alkothatnak. A poláris kötések akkor jönnek létre, amikor két molekula kovalens kötés segítségével jön létre.

Az elektronsűrűség is megváltozik, amikor két atom elvégzi az elektronok megosztását egymás között. Ha az elektronok megosztásában egyenlőtlenség van, az atomokon részleges iontöltés keletkezik.

Ez különösen akkor fordul elő, ha az elektronegativitás értékei között nagy különbség van. A részleges iontöltések kialakulása miatt a molekulák poláros molekulákká válnak, amelyek egyik oldala erősen pozitív, a másik oldala erősen negatív töltésű.

Azokat a molekulákat, amelyek az elektronok megosztásához egyenlő kovalens kötést használva, iontöltés nélkül és az elektronok szimmetrikus megosztásával jönnek létre, nem poláros molekuláknak nevezzük. Ez hasonló elektronegativitású atomok között történik.

Mivel nincs töltésbőség, a töltések kiegyenlítik egymást. Számos gáz, például a hidrogén, a hélium, az oxigén, a szén-dioxid és a nitrogén a nem poláros molekulák néhány különleges példája.

A víz (H2O) poláris vagy nem poláris molekula

A víz poláris molekula, mivel egy erősen elektronegatív oxigénatom segítségével jön létre, amely magához húz egy hidrogénatom-párt, és enyhén negatív töltéssel rendelkezik.

A molekula polaritása nagyban függ az alkotó atomoktól és azok elrendeződésétől a központi atom körül. A poláros molekulák hajlamosak a vízmolekulákat vonzani, különösen a Hidrogénkötésen keresztül.

Vízben oldódóvá válnak, mert a vízmolekulák közötti Hidrogénkötések segítségével sikeresen versengenek egymással.

A nem poláros csoportok nem mutatnak kedvező esélyt a vízzel való kölcsönhatásukra, így nem kerülnek be vizes környezetbe. Ezt nevezik általában hidrofikus hatásnak.

A vízmolekulák a nem poláros anyag határfelületét kihasználva minél több hidrogénkötést hoznak létre más vízmolekulákkal, mivel a nem poláros anyaggal nincs lehetőségük hidrogénkötés kialakítására.

Ez az oka annak is, hogy a víz szomszédos entrópiája kisebb, mint a nem poláris vegyületeké.

Mi teszi a vizet poláris molekulává

A vízmolekulák polaritása számos egyedi fizikai tulajdonságot mutat. Az egyik legkülönlegesebb oka annak, hogy a víz poláris molekula, a hajlított alakja.

A H2O molekulában az O-H kötések közötti kötésszög körülbelül 104,5 fok.

Az oxigénatom két magányos párja magányos pár-kötéspár taszítást okoz, aminek köszönhetően kialakul a H2O hajlított alakja. A H2O molekula geometriai szerkezete nem síkbeli.

A vízmolekulában lévő enyhén negatív töltés és a pozitív töltés jelentős része az alak miatt a molekula másik oldalán marad.

Ez a vízmolekulák poláris kovalens kémiai kötésének jelentős példájának tekinthető.

A magyarázat a részecske állapotának nem közvetlen és nem poláris (pl., mint a CO2) a hidrogén és az oxigén elektronegativitásának különbségéből adódik. A hidrogén elektronegativitási értéke 2,1, míg az oxigén elektronegativitási értéke 3,5.

Minél kisebb marad az elektronegativitás közötti ellentét, annál biztosabb, hogy az atomok kovalens kötést képeznek. Az elektronegativitási törekvések közötti hatalmas különbség az ionos kötésekkel valósítható meg.

A hidrogén és az oxigén normál körülmények között egyaránt a nemfémek tulajdonságait mutatja, azonban az oxigén jelentős mértékben elektronegatívabbnak mutatkozik, mint a hidrogén, így a két részecske kovalens vegyértékkötést szerkeszt, mégis poláris.

A nagy elektronegativitású oxigénmolekula elektronokat, illetve negatív töltést vonz magához, így az oxigén körüli körzet negatívabb, mint a két hidrogénatom körüli zónák.

A hidrogénmolekulák elektromosan pozitív szegmensei az oxigén két kitöltött pályájával együtt hajlanak.

Fundamentálisan mindkét hidrogénmolekula az oxigénatom hasonló oldalához húzódik, azonban olyan messze vannak egymástól, amennyire csak lehet, azon az alapon, hogy a hidrogénatomok mindketten pozitív töltéssel rendelkeznek.

A hajlított forma a molekulák kialakulása során a vonzás és a taszítás közötti egyensúlyt jelenti.

Míg újra átgondoljuk azt a tényt, hogy a vízben minden hidrogén és oxigén közötti kovalens kötés poláris, a vízmolekulát elektromosan semleges molekulaként azonosíthatjuk.

Minden vízmolekuláról azt mondjuk, hogy 10 proton és 10 elektron van benne, így a nettó töltése 0. A vízmolekuláknak 10 proton és 10 elektron van.

A részletesebb megértéshez érdemes megnézni a H2O lewis szerkezete, molekulageometriája és hibridizációja című cikket is.

A víz polaritása & Hatásai a fizikai tulajdonságokra

A víz polaritása számos hatást mutat a molekulák fizikai tulajdonságaira, elsősorban az oldószer tulajdonságaira.

A víz polaritása kezdetben a víz oldhatósági tulajdonságait tisztázza. A víz mint folyadék például különféle ionos vegyületek, például sók, poláros szerves vegyületek, azaz etanol (szesz) és savak oldására van felszerelve.

A poláros vízmolekulák vonzást gyakorolnak bármely vegyületre vagy más poláros molekulára, elvonva azokat a nagyobb szerkezetüktől és feloldva azokat.

Mivel képes azonnal lebontani az ionos vegyületeket, a víz hatékony áramvezetőként működhet.

A rendszeres tények és viták ellenére a tiszta vizet még mindig az elektromosság nem hatékony vezetőjeként azonosítják.

Amikor azonban a víz egy kis mennyiségű ionos vegyületet (például konyhasót) lebont, elektromos vezetővé válik. Szinte minden élőlény a víz oldódó képességeitől függ, hogy megmaradjon.

A víz polaritása emellett lehetővé teszi, hogy részt vegyen egy kivételes fajta intermolekuláris tulajdonságban, a hidrogénkötésnek nevezett kötések létrehozásában.

Hidrogénkötés akkor jön létre, amikor a hidrogén egy fokozatosan elektronegatív elemhez, például oxigénhez, nitrogénhez, fluorhoz kapcsolódik, és egy másik poláros molekula vagy egyetlen elektronpár látóterében van.

A vízmolekulák pozitív töltésű hidrogénkötése magához vonzza a negatív töltésű oxigént, részleges elektrosztatikus kötést képezve a különböző vízmolekulák között.

Egyetlen vízmolekula akár négy hidrogénkötésben is részt vehet a szomszédos vízmolekulákkal.

Mivel két töltött test közötti elektrosztatikus vonzás arányos a köztük lévő távolság négyzetével, minél közelebb kerül egy hidrogénatom a szomszédos vízmolekulához, annál nagyobb a kötések ereje.

Mivel a hidrogénatomok kis méretűek, nagyon közel kerülhetnek a szomszédos oxigénatomokhoz, és általában szilárd elektrosztatikus kötéseket tudnak kialakítani.

Következtetés

Minden vízmolekula vonz más molekulákat ellentétes töltéseik és a különböző biomolekulákat, például cukrokat, nukleinsavakat és egyes aminosavakat tartalmazó poláros molekulák vagy ionok miatt.

A poláros molekula kölcsönhatásba lép a vízzel vagy feloldódik benne, az ilyen molekulákat hidrofilnek nevezzük.

A nem poláris molekulák viszont nem lépnek kölcsönhatásba a vízzel, és inkább elkülönülnek, minthogy feloldódjanak benne, ezért hidrofóbnak nevezik őket.

Mivel a víz két hidrogén- és egy oxigénatom összetételében képződött vegyület, az elektronegatívabb oxigénatom miatt poláros molekula, és aszimmetrikus vonzást gyakorol a molekula résztvevő elektronjaira.

A víz többállapotú viselkedését különösen a polaritás és a hidrogénkötések szabványosítják. Ez az egyetlen ismert vegyület, amely mindhárom halmazállapotban, azaz szilárd, folyékony és gáz halmazállapotban létezik még a standard környezetben is.

Mivel a víz poláris molekula, a hidrogénkötésekkel rendelkezik, viszonylag stabil fizikai létezéssel a hőmérsékleti és nyomásviszonyok széles tartományában.

Másrészt a hidrogénkötések megléte mutatja, hogy a víz hogyan mutat térfogattágulást, amikor a fagyasztás folyamatán keresztül jéggé vagy eladott formává alakul át.

A legtöbb vegyület megnövekedett sűrűséget mutat, amikor hűtésen keresztül fagyasztva szilárd formává alakul át, de a víz esetében a 4 C fokra való lehűlés után elkezd tágulni.

A víz mozgó molekuláinak lassulásával a hidrogénkötések kialakulása egyszerűbbé válik, és a vegyület molekulái kristályos szerkezetbe rendeződnek.

Megállapíthatjuk, hogy a megszilárdult vízből készült minta térfogata mintegy 9%-kal tágul, így egy doboz üdítő esetleg felrobbanhat, miközben a fagyasztóban tartják.

Mint azt a korábbi fejezetekben tárgyaltuk, a polaritása bizonyítja egyedi és különleges tulajdonságait, amelyek az élőlények számára is számos előnyös hatást váltanak ki.

Az élőlények számára is számos előnyös hatást váltanak ki.