Is H2O Polar or Nonpolar?

Woda lub H2O jest substancją składającą się z pierwiastków chemicznych Wodoru i Tlenu i można ją znaleźć w gazowych, ciekłych i stałych stanach skupienia. Jest dostępna w obfitości jako niezbędny element obecny w wielu związkach. Jednym z częstych pytań, które pojawia się wśród studentów jest to, czy H2O (woda) jest polarna czy niepolarna. Tak więc, odpowiem na to pytanie w szczegółach w tym artykule.

Więc, Czy H2O jest polarny na niepolarny? Tak, woda (H2O) jest polarny. Wynika to z wygiętego kształtu cząsteczki wody, z powodu którego istnieje nierówny rozkład ładunków na atomach wodoru i tlenu zaangażowanych w cząsteczce wody. Dlatego cząsteczka wody posiada moment dipolowy netto.

Będąc bezsmakowym i bezwonnym związkiem ciekłym w temperaturze pokojowej, woda ma szczególną właściwość rozpuszczania wielu innych substancji jako wszechstronny rozpuszczalnik niezbędny dla istot żywych na świecie.

Roztwory wodne były niezbędne w początkach cywilizacji, ponieważ wszystkie organizmy żywe zależą od roztworów wodnych, takich jak krew i soki trawienne, w procesach biologicznych.

Woda w małych ilościach wydaje się być bezbarwna, ale mówi się, że posiada niebieski kolor samoistnie, gdy jest wystawiona na lekką absorpcję światła o czerwonej długości fali.

Będąc cząsteczką polarną, woda może mieć unikalne właściwości fizyczne, takie jak wysoka temperatura wrzenia, właściwa pojemność cieplna, napięcie powierzchniowe i zdolność rozpuszczania.

W tym miejscu omówimy, czy woda jest polarna czy niepolarna, i co sprawia, że jest to którekolwiek z nich.

Czym są cząsteczki polarne i niepolarne

Istnieją różne rodzaje wiązań, które łączą dwa lub więcej atomów tworząc cząsteczki typu jonowego, kowalencyjnego, wodorowego i metalicznego w danych warunkach. Dwa najbardziej szczególne i najsilniejsze rodzaje wiązań to wiązania jonowe i kowalencyjne.

Wiązania jonowe powstają, gdy atomy o przeciwnych ładunkach i znakach przyciągają się wzajemnie, tworząc zobojętnione cząsteczki.

Wiązania kowalencyjne tworzą się w warunkach, w których atomy mogą dzielić się elektronami, tworząc cząsteczki. Wiązania kowalencyjne mogą być pojedyncze, podwójne lub potrójne wiązanie na podstawie liczby elektronów dzielonych między atomy.

Wiązania kowalencyjne mogą tworzyć polarne lub niepolarne cząsteczki. Wiązania polarne są tworzone, gdy dwie cząsteczki są tworzone przy użyciu wiązania kowalencyjnego.

Gęstość elektronów jest również zmieniony, gdy dwa atomy wykonać dzielenie elektronów między nimi. Gdy istnieje nierówność w dzieleniu się elektronami, częściowy ładunek jonowy wzrasta na atomach.

Szczególnie, dzieje się tak, gdy istnieje duża różnica w wartościach elektroujemności. Ze względu na tworzenie się częściowych ładunków jonowych, cząsteczki stają się cząsteczkami polarnymi z jedną stroną naładowaną silnie dodatnio, a drugą silnie ujemnie.

Cząsteczki utworzone przy użyciu równego wiązania kowalencyjnego do dzielenia się elektronami, bez ładunku jonowego i symetrycznego dzielenia się elektronami nazywane są cząsteczkami niepolarnymi. Dzieje się to między atomami o podobnej electronegativity.

Bez obfitości ładunków, ładunki równoważą się nawzajem. Wiele gazów, takich jak wodór, hel, tlen, dwutlenek węgla i azot są niektóre z konkretnych przykładów niepolarnych cząsteczek.

Czy woda (H2O) jest polarna lub niepolarna

Woda jest polarną cząsteczką, ponieważ jest utworzona przy użyciu silnie elektronegatywnego atomu tlenu, który przyciąga parę atomów wodoru i posiada lekko ujemny ładunek na nim.

Polaryzacja cząsteczki zależy głównie od jej atomów składowych i ich rozmieszczenia wokół atomu centralnego. Polarne cząsteczki mają tendencję do przyciągania cząsteczek wody, szczególnie poprzez wiązania wodorowe.

Stają się one w rzeczywistości rozpuszczalne w wodzie, ponieważ z powodzeniem konkurować z pomocą wiązań wodorowych między cząsteczkami wody.

Nonpolarne grupy nie wykazują korzystne szanse ich interakcji z wodą, więc nie są zawarte w środowisku wodnym. Jest to ogólnie nazywane efektem hydrofobowym.

Cząsteczki wody wykorzystują interfejs materiału niepolarnego do tworzenia jak największej ilości wiązań wodorowych z innymi cząsteczkami wody, ponieważ nie ma możliwości tworzenia jakichkolwiek z materiałem niepolarnym.

Jest to również powód, dla którego przylegająca entropia wody jest mniejsza niż związków niepolarnych.

Co sprawia, że woda jest cząsteczką polarną

Polaryzacja cząsteczek wody wykazuje wiele unikalnych właściwości fizycznych. Jednym z najbardziej szczególnych powodów, dla których woda jest cząsteczką polarną, jest jej wygięty kształt.

Kąt wiązania między wiązaniami O-H w cząsteczce H2O wynosi około 104,5 stopnia.

Dwie samotne pary na atomie tlenu powodują odpychanie pary samotnej od pary wiązań, dzięki czemu powstaje wygięty kształt H2O. Struktura geometryczna cząsteczki H2O jest nieplanarna.

Znaczna część lekko ujemnego ładunku i dodatniego ładunku w cząsteczce wody pozostaje po drugiej stronie cząsteczki z powodu kształtu.

To jest uważane za znaczący przykład polarnego kowalencyjnego wiązania chemicznego w cząsteczkach wody.

Wyjaśnienie stan cząsteczki nie jest bezpośredni i niepolarny (np., jak CO2) jest wynikiem rozróżnienia w electronegativity wśród wodoru i tlenu. The electronegativity wartość wodoru jest 2.1, podczas gdy wartość electronegativity tlenu jest 3.5.

The littler kontrast między electronegativity pozostaje, tym bardziej pewne atomy tworzą wiązanie kowalencyjne. Ogromne rozróżnienie między poszukiwaniem elektronegativity może być realizowane z wiązaniami jonowymi.

Wodór i tlen są zarówno pokazując cechy niemetali w normalnych warunkach, jednak tlen pokazuje znaczną ilość bardziej electronegatative niż wodór, więc dwie cząsteczki struktury kowalencyjne wiązanie związku, jednak jest polar.

The wysoce electronegative cząsteczka tlenu wciąga elektrony lub ujemny ładunek do niego, dzięki czemu okręg wokół tlenu bardziej negatywne niż strefy wokół dwóch atomów wodoru.

Elektrycznie dodatnie segmenty cząsteczek wodoru są zgięte z dwóch wypełnionych orbitali tlenu.

Fundamentalnie, obie cząsteczki wodoru są wciągnięte do podobnej strony atomu tlenu, jednak są one tak daleko od siebie, jak mogą być na podstawie tego, że atomy wodoru zarówno posiadać ładunek dodatni.

Zagięty kształt jest równowagą pomiędzy przyciąganiem i odpychaniem podczas tworzenia cząsteczek.

Przy ponownym rozważeniu faktu, że wiązanie kowalencyjne pomiędzy każdym wodorem i tlenem w wodzie jest polarne, cząsteczka wody może być zidentyfikowana jako elektrycznie neutralna cząsteczka.

Każda cząsteczka wody ma 10 protonów i 10 elektronów, dla ładunku netto 0.

Dla bardziej szczegółowego zrozumienia, należy również sprawdzić artykuł na temat struktury lewisa H2O, geometrii molekularnej i hybrydyzacji.

Polaryzacja wody &Jej wpływ na właściwości fizyczne

Polaryzacja wody pokazuje wiele wpływów na właściwości fizyczne jej cząsteczek, przede wszystkim, właściwości rozpuszczalnika.

Początkowo, polaryzacja wody wyjaśnia jej właściwości rozpuszczalne. Przykładem wody jako płynu jest woda wyposażona do rozpuszczania różnych związków jonowych takich jak sole, polarne związki organiczne tj. etanol (likier), oraz kwasy.

Polarne cząsteczki wody wywierają nacisk na wszelkie związki lub inne polarne cząsteczki, odciągając je od ich większej struktury i rozpuszczając je.

Ponieważ może szybko rozłożyć związki jonowe, woda może działać jako skuteczny przewodnik elektryczności.

Niezależnie od regularnych faktów i dyskusji, czysta woda jest nadal identyfikowana jako nieefektywny przewodnik elektryczności.

W momencie, gdy woda rozbija niewielką ilość związku jonowego (jak sól kuchenna) jednak, zamienia się w przewodnik elektryczny. Prawie każda żywa istota zależy od zdolności rozpuszczania wody, aby przetrwać.

Polaryzacja wody dodatkowo pozwala jej na udział w wyjątkowym rodzaju międzycząsteczkowej właściwości tworzenia wiązań zwanych wiązaniami wodorowymi.

Wiązania wodorowe są tworzone, gdy wodór jest przyłączony do stopniowo elektronegatywnego elementu, takiego jak tlen, azot, fluor i znajduje się w zasięgu wzroku innej polarnej cząsteczki lub pojedynczej pary elektronowej.

Dodatnio naładowane wiązanie wodorowe cząsteczek wody wciąga ujemnie naładowany tlen, tworząc częściowe wiązanie elektrostatyczne między różnymi cząsteczkami wody.

Pojedyncza cząsteczka wody może uczestniczyć w maksymalnie czterech wiązaniach wodorowych z sąsiednimi cząsteczkami wody.

Ponieważ przyciąganie elektrostatyczne między dwoma naładowanymi ciałami jest proporcjonalne do kwadratu odległości między nimi, im bliżej atom wodoru zbliża się do sąsiedniej cząsteczki wody, tym siła wiązań wzrasta.

Ponieważ atomy wodoru mają małe rozmiary, mogą się bardzo zbliżyć do sąsiednich atomów tlenu i tworzyć ogólnie trwałe wiązania elektrostatyczne.

Wniosek

Każda cząsteczka wody przyciąga inne cząsteczki z powodu ich przeciwnych ładunków i polarnych cząsteczek lub jonów składających się z różnych biomolekuł, takich jak cukry, kwasy nukleinowe i niektóre aminokwasy.

Cząsteczka polarna angażuje się interaktywnie z wodą lub rozpuszcza się w niej, takie cząsteczki są nazywane hydrofilowymi.

Nonpolarne cząsteczki, z drugiej strony, nie angażują się, że interaktywnie z wodą i zachować je oddzielone raczej jest rozpuszczony w nim, a zatem nazywany hydrofobowe.

Skoro woda jest związkiem utworzonym w kompozycji dwóch atomów wodoru i jednego atomu tlenu, jego bardziej elektronegatywny atom tlenu czyni go polarną cząsteczką i wykazuje asymetryczne pociągnięcie na cząsteczce uczestniczących elektronów.

Wielostanowe zachowanie wody jest szczególnie znormalizowane przez polarność i wiązania wodorowe. Jest to jedyny znany związek, który istnieje we wszystkich trzech stanach materii, a mianowicie w postaci stałej, ciekłej i gazowej, nawet w standardowym środowisku.

Ponieważ woda jest cząsteczką polarną, posiada wiązania wodorowe o stosunkowo stabilnej fizycznej egzystencji w szerokim zakresie temperatur i warunków ciśnienia.

Co więcej, istnienie wiązań wodorowych pokazuje, w jaki sposób woda wykazuje rozszerzalność objętościową, kiedy przekształca się w lód lub formę sprzedaną poprzez proces zamrażania.

Większość związków wykazuje zwiększoną gęstość, kiedy przekształcają się w formę stałą poprzez zamrożenie poprzez chłodzenie, ale w przypadku wody po schłodzeniu do 4 stopni C, zaczyna się ona rozszerzać.

Przesuwanie się ruchomych cząsteczek wody sprawia, że tworzenie wiązań wodorowych jest prostsze i układa cząsteczki związku w strukturę krystaliczną.

Możemy stwierdzić, że objętość próbki zestalonej wody rozszerza się o około 9%, a zatem puszka sody może ewentualnie eksplodować podczas przechowywania w zamrażarce.

Jak omówiono we wcześniejszych rozdziałach, jej polarność świadczy o jej unikalnych i specjalnych właściwościach, które również stwarzają wiele korzystnych oddziaływań dla istot żywych.

Wynika z tego, że woda jest w stanie zamrożenia.