Is H2O Polar or Nonpolar?

水または H2O は化学元素の水素と酸素からなる物質で、物質の気体、液体、固体状態で見つけることができます。 多くの化合物に含まれる必須元素であり、豊富に存在する。 学生の間でよくある質問に、H2O(水)は極性なのか非極性なのか、というものがあります。 そこで、この記事ではこの質問に詳しくお答えします。

では、H2Oは極性か非極性か？ はい、水(H2O)は極性です。 これは、水の分子が曲がっているためで、水の分子に含まれる水素と酸素の原子に不均等な電荷分布があるためです。 そのため、水分子は正味の双極子モーメントを持っています。

室温では無味無臭の液体化合物である水は、世界中の生物にとって不可欠な万能の溶媒として、他の多くの物質を溶かす特別な性質を持っています。

すべての生物は、血液や消化液などの水溶液に依存して生命活動を行うため、水溶液は文明の誕生に不可欠でした。

水は少量では無色に見えますが、赤い波長の光をわずかに吸収すると本来は青色になると言われています。

極性分子でありながら、水は高い沸点、比熱容量、表面張力、溶媒能力などのユニークな物理的特性を持つことができます。

極性分子と非極性分子とは

与えられた条件下で2つ以上の原子を結合してイオン型、共有型、水素型、金属型の分子を作る結合の種類は様々である。

イオン結合は、電荷と符号が反対の原子が互いに引き合って中和された分子を作る。

共有結合は、原子が電子を共有できる状態で形成され、分子が作られる。 共有結合は、原子の間で共有されている電子の数に基づいて、単結合、二重結合、三重結合になる。

共有結合は、極性分子または非極性分子を形成することができる。 極性結合は、2つの分子が共有結合を使用して作成されたときに形成される。

電子密度は、2つの原子がそれらの間で電子の共有を実行するときにも変更されます。 特に電気陰性度の値に大きな差がある場合、電子の共有に不公平が生じると、原子に部分的なイオン電荷が生じます。

部分的なイオン電荷の形成により、分子は片側が強く正に帯電し、反対側が強く負に帯電する極性分子となる。電子を共有する等しい共有結合を用いて形成され、イオン電荷がなく、対称的に電子を共有している分子は非極性分子と呼ばれる。 これは電気陰性度が近い原子の間で起こる。

電荷に偏りがないため、電荷は互いに釣り合う。 水素、ヘリウム、酸素、二酸化炭素、窒素などの多くの気体は、非極性分子の特殊な例である。

水（H2O）は極性分子か非極性分子か

水は、水素原子のペアを引っ張り、わずかに負の電荷を持つ電気陰性度の高い酸素原子を用いて形成されるので極性分子である

分子の極性は主に構成原子とその中心原子の周りの配置に依存します。

極性分子は、特に水素結合を介して水分子を引き付ける傾向がある。

水分子間の水素結合の助けを借りてうまく競合するため、水に現実的に溶けるようになる。

水の分子は、非極性物質と水素結合を形成する可能性がないため、他の水の分子とできるだけ多くの水素結合を形成するために非極性物質の界面を利用するのである。

これはまた、水の隣接エントロピーが非極性化合物のそれよりも小さい理由です。

What Makes Water a Polar Molecule

水の分子の極性が多くのユニークな物理特性を示しています。 水が極性分子である最も特別な理由の1つは、その曲がった形です。

H2O分子のO-H結合間の結合角は約104.5度です。

酸素原子上の2つのローンペアがローンペア-結合ペア反発を起こして、H2Oの曲がった形が形成されているのです。 H2O分子の幾何学的構造は非平面である。

水分子中のわずかに負の電荷と正の電荷のかなりの部分は、形状により分子の反対側に留まる。

これは水分子の極性共有結合の重要な例と考えられている。 CO2 のような)粒子の状態は、水素と酸素の電気陰性度の区別の結果である。

電気陰性度の対比が小さいほど、特定の原子が共有結合を形成する。 電気陰性度の大きな違いは、イオン結合で実現できます。

水素と酸素は、通常の条件では非金属の特性を示していますが、酸素は水素よりもかなりの量の電気陰性度を示しているので、2つの粒子は共有複合結合を構成しますが、それはpolar.

非常に電気陰性酸素分子は電子またはそれに負の電荷で引っ張る、酸素周辺の地区は2水素原子の周りのゾーンよりも負になっています。

水素分子の電気的に正のセグメントは、酸素の2つの充填軌道で曲がっています。

根本的に、両方の水素分子は酸素原子の同様の側に引き込まれますが、水素原子が両方とも正の電荷を持っているという理由で、それらは互いにできるだけ遠くに離されているのです。

曲がった形は、分子形成時の引力と斥力のバランスです。

水中のすべての水素と酸素の間の共有結合が極性を持つことを再考すると、水分子は電気的に中性の分子と同定できます。

各水分子の陽子は10、電子は10で、純電荷は0と言われています。

より詳細な理解のためには、H2Oのルイス構造、分子幾何学、ハイブリダイゼーションに関する記事もご覧ください。

水の極性&物理的特性への影響

水の極性は、その分子の物理特性、主に溶媒特性に対して多くの影響を見せます。

まず水の極性が溶解性の特性を明確にする。

極性を持つ水の分子は、化合物や他の極性分子を引き寄せ、大きな構造から引き離し、溶解させるのである。

Since it can promptly break down ionic compounds, water can act as an effective conductor of electricity.

Regard of regular facts and discussions, pure water is still identified as an inefficient conductor of electricity.

At the point when water breaks down a little amount of an ionic compound (like table salt) however, it turns into an electrical conductor.それは、電気を通すのに有効な導体となり得ます。 ほぼすべての生き物は、耐えるために水の溶解能力に依存する。

水の極性はさらに、水素holding.Hydrogen結合と呼ばれる結合を作成する分子間特性の例外的な種類に参加することを許可している水素が酸素、窒素、フッ素などの徐々に電気陰性要素に取り付けられており、別の極性分子または単一の電子対の視界内にあるときに形成されます。

水分子の正に帯電した水素結合は、負に帯電した酸素を引き込み、さまざまな水分子の間に部分静電結合を形成する。

単一の水分子は、隣接する水分子と最大4つの水素結合に参加できる。

2つの帯電体の間の静電力はそれらの間の二乗距離に比例するので、水素原子が隣接する水分子に近づくほど結合強度は増大する。

水素原子はサイズが小さいので、隣接する酸素原子に非常に接近して、一般に固い静電結合を形成することができます。

結論

水のすべての分子は、その反対の電荷と、糖、核酸、一部のアミノ酸のようなさまざまな生体分子を構成する極性分子またはイオンによって他の分子を引き寄せます。

一方、非極性分子は、水とそれほど相互作用せず、むしろ水に溶けて分離した状態を保つので、疎水性と呼ばれる。

水は2個の水素原子と1個の酸素原子からなる化合物なので、より電気陰性の酸素原子を持つことから極性分子となり、分子の参加電子に対して非対称な引き力を発揮する。

水は極性分子であるため、幅広い温度・圧力条件下で比較的安定した物理的存在を示す水素結合を特徴としている。

さらに、水素結合の存在は、水が凍結というプロセスを経て氷や販売形態に変化するときに、どのように体積膨張を示すかを示している。

ほとんどの化合物は、冷却によって凍結して固体形態に変化すると密度の増加を示すが、水の場合は4℃に冷却された後に自ら膨張を開始した。

水の分子を動かすと、水素結合の形成がより簡単になり、化合物の分子を結晶構造に並べる。

固まった水のサンプルの体積は約9％膨張すると結論づけることができ、したがって、ソーダの缶は冷凍室に保管されていても爆発することがある。

先のセクションで述べたように、その極性がユニークで特別な性質を示し、生物にとって多くの有利な影響を生み出すことにもなる。