Ist H2O polar oder unpolar?

Wasser oder H2O ist ein Stoff, der aus den chemischen Elementen Wasserstoff und Sauerstoff besteht und in gasförmigem, flüssigem und festem Zustand vorkommt. Es ist als wesentliches Element, das in vielen Verbindungen vorkommt, im Überfluss vorhanden. Eine häufige Frage, die sich die Schüler stellen, ist, ob H2O (Wasser) polar oder unpolar ist. Ich werde diese Frage in diesem Artikel ausführlich beantworten.

Ist H2O also polar oder unpolar? Ja, Wasser (H2O) ist polar. Das liegt an der gekrümmten Form des Wassermoleküls, durch die eine ungleiche Ladungsverteilung über die Wasserstoff- und Sauerstoffatome im Wassermolekül entsteht. Daher besitzt das Wassermolekül ein Nettodipolmoment.

Als geschmacks- und geruchslose flüssige Verbindung bei Raumtemperatur hat Wasser die besondere Eigenschaft, als vielseitiges, für die Lebewesen der Welt unverzichtbares Lösungsmittel viele andere Stoffe zu lösen.

Wässrige Lösungen waren bei der Entstehung der Zivilisation von entscheidender Bedeutung, da alle lebenden Organismen für biologische Prozesse auf wässrige Lösungen wie Blut und Verdauungssäfte angewiesen sind.

Wasser erscheint in kleinen Mengen farblos, aber man sagt, dass es von Natur aus eine blaue Farbe besitzt, wenn es einer leichten Absorption von Licht bei roter Wellenlänge ausgesetzt ist.

Als polares Molekül kann Wasser einzigartige physikalische Eigenschaften haben, wie hohe Siedepunkte, spezifische Wärmekapazität, Oberflächenspannung und Lösungsmitteleigenschaften.

Hier werden wir diskutieren, ob das Wasser polar oder unpolar ist und was es zu einem von beiden macht.

Was sind polare und unpolare Moleküle

Es gibt verschiedene Arten von Bindungen, die zwei oder mehr Atome miteinander verbinden, um unter bestimmten Bedingungen Moleküle vom ionischen, kovalenten, Wasserstoff- und Metalltyp zu bilden. Die beiden speziellsten und stärksten Arten von Bindungen sind ionische und kovalente Bindungen.

Ionische Bindungen entstehen, wenn Atome mit entgegengesetzten Ladungen und Vorzeichen sich gegenseitig anziehen, um neutralisierte Moleküle zu bilden.

Kovalente Bindungen entstehen, wenn Atome Elektronen austauschen können, um Moleküle zu bilden. Kovalente Bindungen können Einfach-, Doppel- oder Dreifachbindungen sein, je nach der Anzahl der zwischen den Atomen geteilten Elektronen.

Kovalente Bindungen können polare oder unpolare Moleküle bilden. Polare Bindungen entstehen, wenn zwei Moleküle durch eine kovalente Bindung gebildet werden.

Die Elektronendichte ändert sich auch, wenn zwei Atome die Elektronen untereinander austauschen. Wenn es eine Ungleichheit bei der Aufteilung der Elektronen gibt, entsteht eine partielle ionische Ladung an den Atomen.

Dies geschieht insbesondere, wenn es einen großen Unterschied in den Werten der Elektronegativität gibt. Durch die Bildung von ionischen Teilladungen werden Moleküle zu polaren Molekülen, bei denen eine Seite stark positiv und die andere Seite stark negativ geladen ist.

Moleküle, die mit Hilfe einer gleichwertigen kovalenten Bindung zur Aufteilung der Elektronen gebildet werden, ohne ionische Ladung und mit symmetrischer Aufteilung der Elektronen, nennt man unpolare Moleküle. Dies geschieht zwischen Atomen mit ähnlicher Elektronegativität.

Wenn es keinen Überfluss an Ladungen gibt, gleichen sich die Ladungen gegenseitig aus. Viele Gase wie Wasserstoff, Helium, Sauerstoff, Kohlendioxid und Stickstoff sind einige der besonderen Beispiele für unpolare Moleküle.

Ist Wasser (H2O) ein polares oder unpolares Molekül

Wasser ist ein polares Molekül, da es aus einem stark elektronegativen Sauerstoffatom gebildet wird, das ein Paar Wasserstoffatome anzieht und eine leicht negative Ladung besitzt.

Die Polarität eines Moleküls hängt hauptsächlich von den Atomen seiner Bestandteile und ihrer Anordnung um das Zentralatom ab. Polare Moleküle neigen dazu, Wassermoleküle anzuziehen, insbesondere durch Wasserstoffbrückenbindungen.

Sie werden in der Realität in Wasser löslich, weil sie erfolgreich mit Hilfe von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Wassermolekülen konkurrieren.

Nichtpolare Gruppen haben keine günstigen Chancen für eine Wechselwirkung mit Wasser und werden daher nicht in eine wässrige Umgebung aufgenommen. Dies wird allgemein als Hydrophischer Effekt bezeichnet.

Die Wassermoleküle nutzen eine Grenzfläche aus unpolarem Material, um möglichst viele Wasserstoffbrücken mit anderen Wassermolekülen zu bilden, da es keine Möglichkeit gibt, mit unpolarem Material welche zu bilden.

Das ist auch der Grund, warum die Nachbarschaftsentropie von Wasser geringer ist als die von unpolaren Verbindungen.

Was macht Wasser zu einem polaren Molekül

Die Polarität von Wassermolekülen zeigt viele einzigartige physikalische Eigenschaften. Einer der wichtigsten Gründe dafür, dass Wasser ein polares Molekül ist, ist seine gebogene Form.

Der Bindungswinkel zwischen den O-H-Bindungen im H2O-Molekül beträgt etwa 104,5 Grad.

Die beiden einsamen Paare am Sauerstoffatom bewirken die Abstoßung des einsamen Paares durch das Bindungspaar, wodurch die gebogene Form von H2O entsteht. Die geometrische Struktur des H2O-Moleküls ist nicht planar.

Ein signifikanter Teil der leicht negativen Ladung und der positiven Ladung im Wassermolekül verbleibt aufgrund der Form auf der anderen Seite des Moleküls.

Dies gilt als signifikantes Beispiel für polare kovalente chemische Bindungen in Wassermolekülen.

Die Erklärung, dass der Zustand des Teilchens nicht direkt und unpolar ist (z.B., wie CO2) ist, ergibt sich aus dem Unterschied in der Elektronegativität von Wasserstoff und Sauerstoff. Der Elektronegativitätswert von Wasserstoff beträgt 2,1, während der Elektronegativitätswert von Sauerstoff 3,5 beträgt.

Je geringer der Unterschied zwischen den Elektronegativitäten ist, desto sicherer bilden die Atome eine kovalente Bindung. Ein großer Unterschied zwischen den Elektronegativitäten lässt sich bei den Ionenbindungen feststellen.

Wasserstoff und Sauerstoff weisen unter normalen Bedingungen beide die Eigenschaften von Nichtmetallen auf, jedoch ist Sauerstoff um ein Vielfaches elektronegativer als Wasserstoff, so dass die beiden Teilchen eine kovalente Verbindung eingehen, die jedoch polar ist.

Das hoch elektronegative Sauerstoffmolekül zieht Elektronen bzw. negative Ladungen an sich, so dass der Bezirk um den Sauerstoff negativer ist als die Zonen um die beiden Wasserstoffatome.

Die elektrisch positiven Segmente der Wasserstoffmoleküle sind mit den beiden gefüllten Orbitalen des Sauerstoffs verbogen.

Fundamental werden beide Wasserstoffmoleküle auf eine ähnliche Seite des Sauerstoffatoms gezogen, sie sind aber so weit voneinander entfernt, wie es aufgrund der positiven Ladung der Wasserstoffatome möglich ist.

Die gebogene Form ist ein Gleichgewicht zwischen Anziehung und Abstoßung während der Bildung von Molekülen.

Wenn man bedenkt, dass die kovalente Bindung zwischen jedem Wasserstoff und Sauerstoff im Wasser polar ist, kann ein Wassermolekül als ein elektrisch neutrales Molekül identifiziert werden.

Jedes Wassermolekül soll 10 Protonen und 10 Elektronen haben, also eine Nettoladung von 0.

Für ein detaillierteres Verständnis solltest du dir auch den Artikel über die Lewis-Struktur von H2O, die Molekülgeometrie und die Hybridisierung ansehen.

Die Polarität von Wasser &Ihre Auswirkungen auf die physikalischen Eigenschaften

Die Polarität von Wasser zeigt viele Auswirkungen auf die physikalischen Eigenschaften seiner Moleküle, in erster Linie auf die Lösungsmitteleigenschaften.

Insgesamt verdeutlicht die Polarität des Wassers seine löslichen Eigenschaften. Ein Beispiel für Wasser als Flüssigkeit ist die Fähigkeit, verschiedene ionische Verbindungen wie Salze, polare organische Verbindungen, z.B. Ethanol (Lauge), und Säuren zu lösen.

Die polaren Wassermoleküle üben eine Anziehungskraft auf beliebige Verbindungen oder andere polare Moleküle aus, ziehen sie aus ihrer größeren Struktur heraus und lösen sie auf.

Da es ionische Verbindungen sofort auflösen kann, kann Wasser als effektiver Elektrizitätsleiter fungieren.

Ungeachtet regelmäßiger Fakten und Diskussionen wird reines Wasser immer noch als ineffizienter Elektrizitätsleiter identifiziert.

An dem Punkt, an dem Wasser eine kleine Menge einer ionischen Verbindung (wie Kochsalz) auflöst, wird es jedoch zu einem elektrischen Leiter. Fast jedes Lebewesen ist auf die Auflösungsfähigkeit des Wassers angewiesen, um zu überleben.

Die Polarität des Wassers erlaubt es zusätzlich, an einer außergewöhnlichen Art von intermolekularer Eigenschaft teilzunehmen, nämlich der Schaffung von Bindungen, die als Wasserstoffbindung bezeichnet werden.

Wasserstoffbindungen werden gebildet, wenn Wasserstoff an ein progressiv elektronegatives Element wie Sauerstoff, Stickstoff oder Fluor gebunden ist und sich in Sichtweite eines anderen polaren Moleküls oder eines einzelnen Elektronenpaares befindet.

Die positiv geladene Wasserstoffbindung von Wassermolekülen zieht den negativ geladenen Sauerstoff an und bildet eine partielle elektrostatische Bindung zwischen verschiedenen Wassermolekülen.

Ein einzelnes Wassermolekül kann an bis zu vier Wasserstoffbindungen mit benachbarten Wassermolekülen beteiligt sein.

Da die elektrostatische Anziehung zwischen zwei geladenen Körpern proportional zum quadratischen Abstand zwischen ihnen ist, nimmt die Stärke der Bindungen zu, je näher ein Wasserstoffatom einem benachbarten Wassermolekül kommt.

Da Wasserstoffatome klein sind, können sie den benachbarten Sauerstoffatomen sehr nahe kommen und im Allgemeinen feste elektrostatische Bindungen eingehen.

Schlussfolgerung

Jedes Wassermolekül zieht andere Moleküle aufgrund ihrer entgegengesetzten Ladungen an, und polare Moleküle oder Ionen, die verschiedene Biomoleküle wie Zucker, Nukleinsäuren und einige Aminosäuren umfassen,

Ein polares Molekül geht eine Wechselwirkung mit Wasser ein oder löst sich darin auf, solche Moleküle werden hydrophil genannt.

Nichtpolare Moleküle hingegen gehen keine Wechselwirkung mit Wasser ein und halten es eher getrennt, sie lösen sich in ihm auf, daher nennt man sie hydrophob.

Da Wasser eine Verbindung ist, die sich aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom zusammensetzt, ist es durch sein elektronegativeres Sauerstoffatom ein polares Molekül, das eine asymmetrische Anziehungskraft auf die beteiligten Elektronen des Moleküls ausübt.

Das Multi-Zustandsverhalten von Wasser ist durch die Polarität und die Wasserstoffbrückenbindungen besonders normiert. Es ist die einzige bekannte Verbindung, die in allen drei Aggregatzuständen, nämlich fest, flüssig und gasförmig, auch in der Standardumgebung existiert.

Da Wasser ein polares Molekül ist, besitzt es Wasserstoffbrückenbindungen mit einer relativ stabilen physikalischen Existenz in einem weiten Bereich von Temperatur- und Druckbedingungen.

Das Vorhandensein von Wasserstoffbrückenbindungen zeigt außerdem, wie sich das Volumen von Wasser ausdehnt, wenn es sich durch den Prozess des Einfrierens in Eis oder eine feste Form verwandelt.

Die meisten Verbindungen weisen eine erhöhte Dichte auf, wenn sie sich in eine feste Form verwandeln, indem sie durch Abkühlung eingefroren werden, aber im Fall von Wasser, nachdem es auf 4 Grad C abgekühlt wurde, beginnt es sich auszudehnen.

Wenn sich die Wassermoleküle bewegen, wird die Bildung von Wasserstoffbrücken einfacher und die Moleküle der Verbindung ordnen sich in einer kristallinen Struktur an.

Wir können feststellen, dass sich das Volumen einer Probe verfestigten Wassers um etwa 9 % ausdehnt, so dass eine Dose Soda möglicherweise explodieren kann, während sie im Gefrierschrank aufbewahrt wird.

Wie in den früheren Abschnitten besprochen, zeigt seine Polarität seine einzigartigen und besonderen Eigenschaften, die auch viele vorteilhafte Auswirkungen für Lebewesen schaffen.