Polarnost i međumolekulske interakcije

Polarne i nepolarne molekule

Kovalentna veza može biti polarna ili nepolarna. U nepolarnoj kovalentnoj vezi atomi su iste elektronegativnosti te je zajednički elektronski par jednako raspodijeljen između atoma. Ukoliko su atomi u spoju različite elektronegativnosti, odnosno elektronski par nalazi se više na strani jednog atoma radi se o polarnoj kovalentnoj vezi. Kako u polarnoj molekuli dolazi do razdvajanja naboja, jedan od atoma, onaj koji je elektropozitivniji, dobiva parcijalno pozitivni naboj (δ+), a drugi, onaj koji je elektronegativniji, parcijalno negativan (δ-), tj. stvaraju se dva pola pa za molekulu kažemo da je dipolna. Osim razlike u elektronegativnosti, na polarnost molekule utječe i građa molekule. U molekulama čija je građa simetrična (pr. molekule linearne i tetraedarske strukture), dipolni momenti (µ) se međusobno poništavaju te je takva molekula nepolarna.

Pr. U molekuli H2O imamo dva slobodna elektronska para na dušiku. Struktura molekule je V-oblika. Kisik ima parcijalno negativni, a vodici parcialno pozitivni naboj. To znači da kisik privlači elektronski oblak prema sebi i, kako ne dolazi do poništavanja dipola zbog oblika molekule, ona je polarna.

polarno

Pr. U molekuli CO2 kisikovi atomi povezani su sa dvije dvostruke veze s atomom ugljika, na atomu ugljika nemamo slobodnog elektronskog para. Iako postoji značajna razlika u elektronegativnosti kisika i ugljika, gdje kisikovi atomi imaju parcijalno negativni naboj, a ugljik parcijalno pozitivni, svaki od kisika jednako privlači elektronski oblak prema sebi, što stvara linearnan oblik molekule jer dolazi do poništavanja dipola (dva dipolna momenta u suprotnim smjerovima).

nepolarno

Međumolekulske interakcije

S obzirom na prirodu samih atoma, molekula (polarnosti i nepolarnost) i iona (kationi i anioni), razlikuje različite vrste međumolekulskih sila ili interakcija. U tablici su prikazane osnovne međumolekulske interakcije - van der Waalsove interakcije i vodikove veze. U van der Waalsove interakcije ubrajamo Londonove ili disperzijskem sile, dipol-inducirani dipol interakcije, ion-inducirani dipol interakcije, dipol-dipol interakcije te ion-dipol interakcije. Najslabije interakcije su Londonove sile, a najjače su vodikove veze.

vrste međumolekulskih interakcije
vrste čestica koje sudjeluju u interakciji
primjeri

Londonove ili disperzijske sile ili inducirani dipol-inducirani dipol interakcije

atomi i nepolarne molekule

N2 i N2, CO2 i CO2

dipol-inducirani dipol interakcije

polarne molekule (dipoli) s nepolarnim molekulama

H2O i O2

ion-inducirani dipol interakcije

ioni s nepolarnim molekulama

Cl- i ugljikovodici

dipol-dipol interakcije

polarne molekule (dipoli) s polarnim molekulama (dipolima)

CHCl3 i CHCl3

ion-dipol interakcije

ioni s polarnim molekulama (dipolima)

Cl- i H2O

vodikove veze

molekule koje imaju kovalentnu vezu između atoma vodika i elektronegativnog atoma (F, O, N) s molekulama koje posjeduju elektronegativni atom sa slobodnim elektronskim parom

H2O i H2O, H2O i NH3

Vodikove veze

Vodikove veze su esencijalne za razumijevanje mnogih kemijskih i bioloških procesa. Iako su slabije od kovalentnih i ionskih veza, njihova prisutnost značajno utječe na svojstva tvari i igra ključnu ulogu u održavanju strukture složenih molekula u živim organizmima. Ona se formira između molekula kada je atom vodika vezan za visoko elektronegativan atom poput kisika, dušika ili fluora.

Vodikova veza nastaje kada pozitivno polaran vodikov atom u jednoj molekuli privuče negativno polaran atom kisika, dušika ili fluora u drugoj molekuli. U prikazu vodikove veze, ona se označava s tri uzastopne crtice.

vv skica

U molekuli vode (H₂O), kisik ima veću elektronegativnost od vodika, što stvara polarizaciju. Kisik postaje djelomično negativan (δ⁻), a vodik djelomično pozitivan (δ⁺). Vodikove veze se formiraju između pozitivno polariziranih vodikovih atoma jedne molekule vode i negativno polariziranih kisikovih atoma druge molekule vode. Vodikove veze između molekula vode odgovorne su za mnoga jedinstvena svojstva vode, poput visokog vrelišta i točke taljenja, površinske napetosti i sposobnosti otapanja mnogih tvari.

Na sljedećoj slici prikazano je nastajanje vodikovih veza između istovrsnih molekula fluorovodika, vode i amonijaka.

vv
ŠTO ČEKAŠ?

Isprobaj potpuno besplatno!

Registracijom dobivaš besplatan*
pristup dijelu lekcija za svaki predmet.

*Besplatan pristup ne zahtijeva unos kartice.
Online pripreme za maturu i instrukcije za srednju školu. Dostupno 24/7.
© 2023, Gradivo.hr