Wat is polariteit?
Polariteit is een term die wordt gebruikt in elektriciteit, magnetisme en elektronische signalering. In de chemie verklaart polariteit de vorming van bindingen tussen atomen door het delen van elektronen. Polaire moleculen ontstaan wanneer een van de atomen een sterkere aantrekkingskracht uitoefent op de elektronen in de binding. In feite zijn de atomen meer naar dat atoom getrokken dan het andere atoom, wat leidt tot een lichte onevenwichtigheid van de lading.
Hoe bepaalt One Polarity?
De bepaling van de polariteit gebeurt via een concept dat bekend staat als elektronegativiteit. Elektronegativiteit is een manier om de neiging van een atoom tot het aantrekken van elektronen in een chemische binding tot uitdrukking te brengen. Het wordt berekend door het verschil te krijgen in de elektron-negativiteiten van de atomen in kwestie. Als het verschil tussen 0.4 en 1.7 ligt, wordt de binding beschreven als polair. Als het verschil lager is dan 0.4, is de binding een niet-polaire covalente. De betekenis hiervan is dat er een gelijke verdeling van de elektronen tussen de atomen zal zijn. Als het verschil daarentegen boven 1.7 ligt, bevat de binding een ionisch teken.
Is water polair of niet-polair?
Water is een polair molecuul omdat het een ongelijke verdeling van elektronen heeft. Water is chemisch geschreven als H2O wat betekent dat het uit waterstof- en zuurstofatomen bestaat. Waterstof is nummer één in het periodiek systeem, terwijl zuurstof nummer 14 is. Als gevolg hiervan is de configuratie van zuurstof 2.8.4 terwijl die van waterstof 1 is. Wanneer twee waterstofatomen gecombineerd worden met één zuurstofatoom, vormen twee van de vier elektronen in zuurstof de sterke binding in water. Het resulterende effect is dat er een ongelijke verdeling van elektronen is, omdat twee elektronen ongebruikt blijven. Het waterstofuiteinde wordt gedeeltelijk positief terwijl het zuurstofuiteinde gedeeltelijk negatief is. Verder heeft het zuurstofatoom een sterkere aantrekkende kracht en trekt daardoor meer atomen naar zich toe. Vervolgens ontstaat er een onbalans in de lading binnen het molecuul. Naast water is waterstoffluoride ook een polair molecuul.
In tegenstelling tot water ontstaan de niet-polaire moleculen in twee gevallen. Ten eerste kan dit te wijten zijn aan het gelijkmatig delen van elektronen tussen de atomen. Ten tweede kan dit te wijten zijn aan de symmetrische opstelling van polaire bindingen in een complexer molecuul zoals het boortrifluoride (BF3). Een belangrijk feit waar men rekening mee moet houden, is dat niet elk molecuul met polaire bindingen een polair molecuul is. Een voorbeeld van dit scenario is koolstofdioxide (CO2). Koolstofdioxide vormt geen niet-polair molecuul, omdat de geometrie ervan lineair is. De twee dipoolmomenten heffen elkaar op, wat leidt tot geen netto moleculair dipoolmoment. Voorbeelden van niet-polaire verbindingen zijn olie en benzine.
Waarom is de polariteit van water belangrijk?
De polariteit van water maakt water een speciale substantie omdat het bijdraagt aan sommige unieke eigenschappen van water. De unieke kenmerken zijn de dichtheid, het vermogen om stoffen op te lossen en het bezit van sterke verbindingen die de moleculen stevig bij elkaar houden. Deze eigenschappen van water stellen hem in staat zijn basisfunctie te vervullen om het leven te ondersteunen.
Water's vermogen om stoffen te ontbinden
Omdat water zowel positief geladen als negatief geladen ionen heeft, kan het stoffen oplossen. Bijvoorbeeld, zout dat chemisch natriumchloride wordt genoemd, lost vaak vaak op in water. Wat er gebeurt, is dat de positief geladen uiteinden van de watermoleculen de negatief geladen chloride-ionen aantrekken. Aan de andere kant trekken de negatief geladen uiteinden de positief geladen positieve natriumionen aan. Het onderdompelen van zout in water leidt tot de scheiding van de natriumchloride-ionen door de watermoleculen. Daarom lost het zout op in water.
Dichtheid van water bij diepvriezen
De ijsdichtheid is normaal gesproken minder dan die van water, waardoor ijs op water drijft. De reden hiervoor is dat de watermoleculen van bevroren water verder uit elkaar liggen en toch stevig door de waterstofbrug aan elkaar worden gehouden. Daarom leiden de koeltemperaturen tot een toename van de dichtheid van water, maar slechts tot vier graden Celsius. Daarna neemt de dichtheid af en wanneer deze nul graden of minder bereikt, is deze lichter dan water. IJs kan dan in water drijven, waardoor het leven in zee wordt ondersteund.
Sterke obligaties in water
De sterke verbindingen die watermoleculen samenhouden dragen bij aan zijn unieke fysieke kenmerken. De strak gehouden moleculen resulteren in de zeer hoge kook- en smeltpunten van water.
