Kāpēc ūdens ir polārā molekula?

Ūdens ir polārā molekula un darbojas arī kā polārs šķīdinātājs. Ja ķīmiskā suga tiek uzskatīta par “polāru”, tas nozīmē, ka pozitīvie un negatīvie elektriskie lādiņi ir sadalīti nevienmērīgi. Pozitīvais lādiņš nāk no atoma kodola, bet elektroni piegādā negatīvo lādiņu. Polaritāti nosaka elektronu kustība. Lūk, kā tas darbojas ūdenim.

Ūdens (H₂O) ir polārs, jo molekuls ir saliekts. Forma nozīmē lielāko daļu negatīvā lādiņa, kas rodas no skābekļa molekulas pusē, un ūdeņraža atomu pozitīvais lādiņš atrodas molekulas otrajā pusē. Šis ir polārās kovalences piemērs ķīmiskā saistīšana. Kad ūdenim pievieno izšķīdušās vielas, lādiņa sadalījums tos var ietekmēt.

Iemesls, kāpēc molekulas forma nav lineāra un nepolāra (piemēram, piemēram, CO₂) ir atšķirību dēļ elektronegativitāte starp ūdeņradi un skābekli. Ūdeņraža elektronegativitātes vērtība ir 2,1, bet skābekļa elektronegativitātes vērtība ir 3,5. jo mazāka ir atšķirība starp elektronegativitātes vērtībām, jo ​​lielāka iespējamība, ka atomi veidos kovalentu saite. Ar jonu saitēm redzama liela atšķirība starp elektronegativitātes vērtībām. Ūdeņradis un skābeklis parastos apstākļos darbojas kā nemetāliski, bet skābeklis ir diezgan a mazliet vairāk elektronegatīvs nekā ūdeņradis, tāpēc abi atomi veido kovalento ķīmisko saiti, bet tas tā ir polārs.

Ļoti elektronegatīvs skābekļa atoms piesaista tajā elektronus vai negatīvu lādiņu, padarot reģionu ap skābekli negatīvāku nekā apgabalus ap diviem ūdeņraža atomiem. Molekulas elektriski pozitīvās daļas (ūdeņraža atomi) tiek izlocīti prom no divām piepildītajām skābekļa orbītām. Būtībā abus ūdeņraža atomus pievelk vienā un tajā pašā skābekļa atoma pusē, taču tie ir tik tālu viens no otra, cik iespējams, jo abi ūdeņraža atomi satur pozitīvu lādiņu. Liektā konformācija ir līdzsvars starp pievilcību un atgrūšanos.

Atcerieties, ka, kaut arī kovalentā saite starp katru ūdeņradi un skābekli ūdenī ir polāra, ūdens molekula kopumā ir elektriski neitrāla molekula. Katrā ūdens molekulā ir 10 protoni un 10 elektroni ar tīro lādiņu 0.

Katras ūdens molekulas forma ietekmē to, kā tā mijiedarbojas ar citām ūdens molekulām un ar citām vielām. Ūdens darbojas kā polārs šķīdinātājs jo to var piesaistīt vai nu pozitīvs, vai negatīvs izšķīdinātā elektriskais lādiņš. Neliels negatīvs lādiņš skābekļa atoma tuvumā piesaista tuvumā esošos ūdeņraža atomus no ūdens vai citu molekulu pozitīvi lādētiem reģioniem. Katras ūdens molekulas nedaudz pozitīvā ūdeņraža puse piesaista citus skābekļa atomus un citu molekulu negatīvi lādētus reģionus. ūdeņraža saite starp vienas ūdens molekulas ūdeņradi un citas skābekli satur ūdeni kopā un piešķir tam interesantas īpašības, tomēr ūdeņraža saites nav tik spēcīgas kā kovalentās saites. Kamēr ūdens molekulas piesaista viena ar otru ar ūdeņraža savienojumu palīdzību, aptuveni 20% no tām jebkurā laikā ir brīvas mijiedarbībai ar citām ķīmiskajām sugām. Šo mijiedarbību sauc par hidratāciju vai izšķīšanu.