Polaritet (kjemi)

I kjemi betegner polaritet dannelsen av separate ladningssentre i atomgrupper på grunn av ladningsskift; som et resultat er ikke atomgruppene lenger elektrisk nøytrale.

Det elektriske dipolmomentet er et mål på polariteten til et molekyl og bestemmer et stoffs løselighet eller dets evne til å fungere som et løsningsmiddel :

  • Polare stoffer er vanligvis lett oppløselige i polare løsningsmidler, men dårlig i ikke-polære løsningsmidler.
  • Omvendt er ikke-polare stoffer gode i ikke-polære løsningsmidler (f.eks. I heksan ) eller andre flytende hydrokarboner ("bensin"), men dårlig oppløselige i polære løsningsmidler .

En av grunnsetningene i middelalderens alkymi var: "Similia similibus solvuntur" (latin: "Lignende oppløses i lignende").

På grunn av deres ioniske struktur , mange saltene er lett oppløselige i de polare løsningsmiddel vann , men ikke-polare stoffer slik som fett eller voks er det ikke. Mange aromaer og dufter er heller ikke løselig i vann, men lett løselig i olje eller etanol . Alkohol er derfor oppført som en ingrediens i mange fettfattige matvarer.

Polare stoffer

Polare stoffer består av polare molekyler, som er preget av et permanent elektrisk dipolmoment.

Polare stoffer oppløses godt i polare løsemidler - slik det er for eksempel med salter i vann. Jo mer like interaksjonskreftene mellom partiklene i løsningsmidlet og de i løsemidlet, desto bedre er løseligheten.

Hvis forskjellen i elektronegativitet (ΔEN) er tilstrekkelig høy , kan bindingselektronene nesten helt passere fra en bindingspartner til den andre. To ioner gjenstår , som bare tiltrekker seg hverandre på grunn av den ikke-rettede elektrostatiske Coulomb-kraften . Ioner, og dermed også alle salter, er fundamentalt polare som ladningsbærere.

Polariteten til et helt molekyl er forårsaket av polære atombindinger , eller i ekstreme tilfeller av ioniske bindinger . Polarbindinger er preget av ujevn fordeling av bindingselektroner mellom bindingspartnerne. Hvis atomer med forskjellig elektronegativitet kobles til , kan dette resultere i en slik polarisering av bindingen. Hvis det bare er polariserte atombindinger i et molekyl, tilsettes de enkelte dipolmomentene til bindingene vektorielt for å danne et totalt dipolmoment. Hvis dette er null på grunn av symmetri, er stoffet upolært (eksempel: karbondioksid, CO 2 ). Imidlertid, hvis det er et permanent total dipolmoment annet enn null, er molekylet polært (eksempel: vannmolekyl ). Avhengig av størrelsen på dette totale dipolmomentet, er et stoff mer eller mindre polært. Forskjellen går derfor fra ekstremt polær til fullstendig upolær. Løsningsmidler er ordnet i en elutropisk serie basert på polariteten .

Polaritet reversering: polaritet av klormetan (til venstre) og Grignard-forbindelsen metylmagnesiumklorid produsert av den

I organisk kjemi spiller polare atombindinger en viktig rolle i den kvalitative vurderingen av reaktiviteten til et molekyl. I en haloalkan (eksempel: klormetan) z. B. tilordnet den partielle ladningen δ− til kloratomet kovalent bundet til karbonatomet og den partielle ladningen δ + til karbonatomet i metylgruppen. Substituere klormetan med magnesium for å gi den tilsvarende Grignard-forbindelse CH 3 MgCl til, oppstår Umpolung a: karbonatom av metylgruppen nå har den delvise ladning δ-. Å vurdere polariteten til organiske stoffer har betydelige konsekvenser for reaktiviteten.

Polare stoffer: vann , salter , sukker , glass

Ikke-polare stoffer

Et ikke-polært eller ikke-polært molekyl har derimot ikke noe permanent dipolmoment.

Ikke-polare stoffer oppløses godt i ikke-polære løsemidler (organiske stoffer i benzen eller eter ). Jo mer like interaksjonskreftene mellom partiklene i løsningsmidlet og de i løsemidlet, desto bedre er løseligheten.

Ikke-polare stoffer: bensin , karbontetraklorid , voks , fett , alkaner , alkener , alkyner

Bestemmelse av polaritet

Eksperimenter for å bevise det permanente elektriske dipolmomentet til vann

Man laster z. B. Åpne en plastkam elektrisk ved å kamme tørt hår eller gni en ullgenser. Nå lar du en veldig tynn strøm strømme fra en kran, bare slik at den ikke rives av og drypper. Når ryggen nærmer seg vannstrålen, blir den avbøyd mot ryggen. (Når vannstrålen berører kammen, slippes den ut og tiltrekker ikke lenger vannstrålen.)
I det konsentriske elektriske feltet som omgir den ladede kammen, retter dipolene i vannmolekylene seg slik at de peker mot kammen. Siden feltstyrken avtar med avstand fra kammen, virker en noe større attraktiv kraft på enden av molekylet som er nærmere kammen enn den frastøtende kraften som virker på enden av molekylet som er lenger borte. En liten kraft forblir i forskjellen, som tiltrekker vannmolekylene og avbøyer vannstrålen.

Elektronegativitet

For å avgjøre om en forbindelse er ikke-polær, polær eller til og med en ionebinding, kan man bruke elektronegativitetsforskjellen . Det er forskjellen i elektronegativitetsverdiene til de involverte atomene. Veiledningsverdier for denne klassifiseringen kan sees i tabellen nedenfor.

Det må imidlertid tas i betraktning at ladningsseparerte mesomere grenseformler kan ha en vekt som ikke kan neglisjeres. Til tross for en elektronegativitetsforskjell på ca. 1 , er karbonmonoksid en nesten ikke-polær gass som bare kan flytes ved trykk under -140 ° C.

Veiled verdier for å klassifisere polariteten til en obligasjon
Bindende type Kjennetegn ved obligasjonen
0,0 ikke-polær binding Elektronpar er stresset likt av alle atomer, slik at det ikke oppstår noen ladningssentre.
0,1 ... 0,4 svak polarbinding Det ene atomet legger litt sterkere belastning på elektronpar enn det andre.
0,4 ... 1,7 sterkt polær bånd Det ene atomet setter mye større belastning på elektronpar enn det andre.
> 1.7 Jonisk binding Det er ingen elektronpar til felles; Det vil si at ioner dannes

Se også