In che modo le molecole polari e non polari interagiscono tra loro
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Entrambe le molecole polari e non polari si trovano in sostanze covalenti. Alcune molecole covalenti hanno la capacità di diventare polarizzate e altre no. Le molecole polari e le molecole non polari interagiscono tra loro in modi diversi. Le molecole polari interagiscono l'una con l'altra da forze come le interazioni dipolo-dipolo mentre le molecole non polari interagiscono tra loro attraverso le forze di dispersione di Londra. Diamo un'occhiata a come queste molecole differiscono l'una dall'altra in natura e come interagiscono tra loro.
Questo articolo spiega,
1. Che cosa sono le molecole polari?
- Definizione, caratteristiche ed esempi
2. Cosa sono le molecole non polari?
- Definizione, caratteristiche ed esempi
3. Come interagiscono le molecole polari e non polari l'una con l'altra?
Cosa sono le molecole polari
Le molecole polari sono il risultato di elettroni dispersi in modo asimmetrico in una molecola. Un legame covalente è formato dalla condivisione di due elettroni tra due atomi. Questi atomi possono essere dello stesso elemento o di due elementi diversi. Quando ci sono due diversi elementi coinvolti, potrebbero avere elettronegatività simili (la capacità di attrarre elettroni) o diverse elettronegatività. Se la differenza di elettronegatività tra due atomi è 0.4<, there is a great tendency for the more electronegative atom to pull the shared pair of electrons towards itself. Hence, there will be a slight negative charge (δ-) induced upon it, leaving the other atom slightly positive (δ+). This process is called polarizzazione.
Figura 1: dipolo permanente di molecola d'acqua
La molecola d'acqua è un ottimo esempio di molecole polari. La differenza di elettronegatività tra O e H è 1,5; quindi la coppia di elettroni condivisa è attratta più verso l'atomo di ossigeno che è più elettronegativo. Pertanto, si dice che la molecola d'acqua sia polarizzata.
Alcuni altri esempi di molecole polari sono l'ammoniaca (NH3), Acido solfidrico (H2S) e diossido di zolfo (SO2).
Cosa sono le molecole non polari
Le molecole non polari hanno elettroni distribuiti simmetricamente; quindi, non c'è separazione di carica. Fondamentalmente, questo accade quando due atomi di elettronegatività simile si uniscono per creare un legame covalente. Quindi, la coppia di elettroni che condividono non è quasi tendenziosa verso nessuno degli atomi partecipanti. Nessuna separazione di carica può essere vista in tali molecole. Tuttavia, anche se vi è una separazione di carica, la forma di alcune molecole annulla le cariche. CO2 è un tipico esempio.
Figura 2: Struttura di Lewis del biossido di carbonio
Anche se c'è una sufficiente differenza di elettronegatività tra gli atomi di C e O per qualificarsi per un legame polare, le cariche sono annullate a causa della forma lineare della molecola che risulta in un dipolo netto di zero. Quindi, la molecola di anidride carbonica è considerata come una molecola non polare.
Esempi di composti non polari sono principalmente molecole di gas biatomico come N2, Cl2 e O2. I liquidi di idrocarburi sono anche non-polari la maggior parte del tempo. Toluene, benzina, pentano ed esano sono alcuni esempi.
In che modo le molecole polari e non polari interagiscono tra loro
I due tipi di molecole interagiscono tra loro in modo diverso.
Come interagiscono le molecole polari l'una con l'altra
Figura 3: Interazione dipolo-dipolo tra due molecole di HCl
Le molecole polari interagiscono tra loro mediante forze come le interazioni dipolo-dipolo. È stato precedentemente discusso che le molecole polari hanno distribuzione di carica irregolare a causa della dispersione di elettroni asimmetrici. Pertanto, l'estremità leggermente positiva di una molecola polare viene attratta verso l'estremità leggermente negativa di un'altra molecola. La figura sopra (3) mostra chiaramente l'interazione.
L'atomo di H leggermente positivo di una molecola è attratto verso l'atomo di Cl leggermente negativo della seconda molecola. La forza di attrazione tra le due molecole è nota come interazione dipolo-dipolo.
Esiste un tipo speciale di interazione dipolo-dipolo che viene chiamato legame idrogeno. Questa interazione coinvolge un donatore di idrogeno, che è un atomo altamente elettronegativo di una molecola che dona il suo idrogeno per formare un legame con un altro atomo altamente elettronegativo con una coppia solitaria di elettroni, da un'altra molecola. Quest'ultimo è chiamato un accettore di idrogeno. La figura seguente (4) illustra il legame dell'idrogeno nell'acqua.
Figura 4: legame dell'idrogeno nell'acqua
L'atomo di ossigeno con l'etichetta B sta accettando l'idrogeno dall'atomo di ossigeno A e crea un legame tra le due molecole d'acqua. L'atomo di ossigeno A è il donatore di idrogeno mentre l'atomo di ossigeno B è l'accettore di idrogeno.
Come interagiscono le molecole non polari l'una con l'altra
Le molecole non polari non possono formare interazioni dipolo-dipolo. Invece, interagiscono l'uno con l'altro formando forze di dispersione di Londra.
Gli elettroni di una molecola si muovono casualmente. Quando gli elettroni sono raccolti verso un'estremità della molecola non polare, una leggera carica negativa viene indotta a quella particolare estremità. Rende l'altra estremità della molecola leggermente positiva. Questo porta ad una separazione temporanea della carica sulla molecola. Quando un'altra molecola non polare si avvicina, l'ex molecola ha la capacità di indurre un dipolo anche su quest'ultimo. Ciò si verifica a causa della repulsione di cariche simili.
La densità elettronica dell'estremità negativa della molecola A respinge gli elettroni dell'estremità adiacente della molecola B, inducendo una carica positiva su tale estremità. Quindi un legame debole si forma durante le due estremità.
Interazione tra molecole polari e non polari
Le dispersioni di Londra sono chiamate molto più deboli delle forze dipolo-dipolo delle molecole polari. Pertanto, la tendenza per le molecole polari di interagire con molecole non polari è minima. Perché l'energia rilasciata dalla formazione di forze di dispersione tra molecole polari e non polari non è sufficiente a spezzare forti interazioni dipolo-dipolo tra molecole polari. Pertanto i soluti non polari non possono essere sciolti in solventi polari.
Riferimento:
Kurtus, Ron. "Molecole polari e non polari". Understanding Chemistry: School for Champions. N., n. Web. 07 febbraio 2017. "Perché i composti polari e non polari non si dissolvono?" Scambio di stack di chimica. N., n. Web. 07 febbraio 2017.Cortesia dell'immagine:
"Dipoli acqua" di Riccardo Rovinetti - Opera personale (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
"Carbonio diossido-ottetto-punto-croce-codice-codificato-2D" di Ben Mills - Opera propria (dominio pubblico) via Commons Wikimedia
"Dipolo-dipolo-interazione-in-HCl-2D" di Benjah-bmm27 - Opera propria (dominio pubblico) via Commons Wikimedia
"Hydrogen-bonding-in-water-2D" (dominio pubblico) via Commons Wikimedia
