Onko vesi polaarinen tai ei-polaarinen?

Mikä on napaisuus?

Polariteetti on sähkön, magnetismin ja elektronisen signaloinnin termi. Kemiassa polariteetti selittää atomien välisten sidosten muodostumista elektronien jakamisen vuoksi. Polaariset molekyylit syntyvät, kun yksi atomeista on vahvempi houkutteleva voima sidoksen elektroneihin. Itse asiassa atomit vetävät sitä atomia enemmän kuin toinen atomi, joka johtaa lievään varauksen epätasapainoon.

Miten yksi määrittää polariteetin?

Polariteetin määrittäminen tapahtuu käsitteellä, joka tunnetaan nimellä elektronegatiivisuus. Elektronegatiivisuus on tapa ilmaista atomin taipumusta houkutella elektroneja kemialliseen sidokseen. Se lasketaan saamalla ero kyseisten atomien elektronien negatiivisuudessa. Jos ero on välillä 0, 4 - 1, 7, sidos kuvataan polaariseksi. Jos ero on alle 0, 4, sidos on ei-polaarinen kovalenttinen. Tämän merkitys on, että elektronien jakaminen atomien välillä on yhtä suuri. Päinvastoin, jos ero on yli 1, 7, sidos sisältää ionisen merkin.

Onko vesi polaarinen tai ei-polaarinen?

Vesi on polaarinen molekyyli, koska sillä on epätasainen jakautuminen elektroneihin. Vesi on kemiallisesti kirjoitettu H20: ksi, mikä tarkoittaa, että se koostuu vety- ja happiatomeista. Vety on numero yksi jaksollisessa taulukossa, kun taas happi on luku 14. Tämän seurauksena hapen konfiguraatio on 2, 8, 4, kun taas vety on 1. Kun kaksi vetyatomia yhdistyy yhteen happiatomiin, kaksi neljästä elektronista on happi muodostaa vahvan sidoksen vedessä. Tuloksena on, että elektronien jakaminen on epäyhtenäistä, koska kaksi elektronia jää käyttämättä. Vetypää on osittain positiivinen, kun taas happipää on osittain negatiivinen. Lisäksi happiatomilla on vahvempi houkutteleva voima, mikä vetää siihen lisää atomeja. Tämän jälkeen molekyylissä esiintyy varauksen epätasapaino. Veden lisäksi fluorivety on myös polaarinen molekyyli.

Toisin kuin vesi, ei-polaariset molekyylit syntyvät kahdessa tapauksessa. Ensinnäkin se voi johtua elektronien yhtäläisestä jakamisesta atomien välillä. Toiseksi se voi johtua polaaristen sidosten symmetrisestä järjestelystä monimutkaisempaan molekyyliin, kuten booritrifluoridiin (BF3). Tärkeä seikka, että on otettava huomioon, että jokainen molekyyli, jossa on polaarisia sidoksia, on polaarinen molekyyli. Esimerkki tästä skenaariosta on hiilidioksidi (CO ₂ ). Hiilidioksidi ei muodosta ei-polaarista molekyyliä, koska sen geometria on lineaarinen. Kaksi dipolimomenttia peruuntuvat toisistaan, mikä ei johda nettomolekyyliseen dipoliin. Esimerkkejä ei-polaarisista yhdisteistä ovat öljy ja bensiini.

Miksi veden polariteetti on tärkeä?

Veden polariteetti tekee vedestä erityisen aineksen, koska se edistää joidenkin veden ainutlaatuisia ominaisuuksia. Ainutlaatuisia piirteitä ovat sen tiheys, kyky liuottaa aineita ja hallussaan vahvoja sidoksia, jotka pitävät molekyylit tiukasti yhdessä. Nämä veden ominaisuudet mahdollistavat sen, että se pystyy suorittamaan elämän perustavanlaatuisen tehtävänsä.

Veden kyky liuottaa aineita

Koska vedessä on sekä positiivisesti varautuneita että negatiivisesti varautuneita ioneja, se voi liuottaa aineita. Esimerkiksi suola, joka on kemiallisesti nimeltään natriumkloridi, liukenee usein veteen. On tapahtunut, että vesimolekyylien positiivisesti varautuneet päät houkuttelevat negatiivisesti varautuneita kloridi-ioneja. Toisaalta negatiivisesti varautuneet päät houkuttelevat positiivisesti varautuneita positiivisia natriumioneja. Suolan upottaminen veteen johtaa natriumkloridi-ionien erottumiseen vesimolekyyleistä. Suola liukenee siten veteen.

Veden tiheys jäädytettäessä

Jään tiheys on tavallisesti pienempi kuin veden, joka johtaa veteen kelluvan jään. Syynä tähän on se, että jäädytetyn veden vesimolekyylit ovat kauempana toisistaan, mutta vetyliitos pitävät tiukasti toisiaan. Siksi jäähdytyslämpötilat johtavat veden tiheyden kasvuun, mutta vain neljään celsiusasteeseen. Tämän jälkeen tiheys laskee ja kun se nousee nollaan tai alle, se on kevyempi kuin vesi. Jää voi sitten kellua vedessä, mikä tukee meren elämää.

Vahvat joukkovelkakirjat vedessä

Vahvat sidokset, jotka pitävät vesimolekyylejä, edistävät yhdessä sen ainutlaatuisia fyysisiä ominaisuuksia. Tiiviisti pidetyt molekyylit johtavat veden erittäin kiehumis- ja sulamispisteisiin.