Το νερό είναι πολικό ή μη πολικό;

Τι είναι η πολικότητα;

Η πολικότητα είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται στον τομέα της ηλεκτρικής ενέργειας, του μαγνητισμού και της ηλεκτρονικής σηματοδότησης. Στη χημεία, η πολικότητα εξηγεί τον σχηματισμό δεσμών μεταξύ των ατόμων λόγω της κατανομής των ηλεκτρονίων. Πολικά μόρια προκύπτουν όταν ένα από τα άτομα ασκεί ισχυρότερη ελκυστική δύναμη στα ηλεκτρόνια του δεσμού. Στην πραγματικότητα, τα άτομα έλκονται περισσότερο προς το άτομο από το άλλο άτομο, πράγμα που οδηγεί σε μια μικρή ανισορροπία φορτίου.

Πώς καθορίζεται η πολικότητα;

Ο προσδιορισμός της πολικότητας γίνεται μέσω μιας έννοιας που ονομάζεται ηλεκτροαρνητικότητα. Η ηλεκτροαρνητικότητα είναι ένας τρόπος έκφρασης της τάσης ενός ατόμου να προσελκύει ηλεκτρόνια σε έναν χημικό δεσμό. Υπολογίζεται με την απόκλιση των αρνητικών ηλεκτρονίων των εν λόγω ατόμων. Εάν η διαφορά είναι μεταξύ 0, 4 και 1, 7, τότε ο δεσμός περιγράφεται ως πολικός. Αν η διαφορά είναι κάτω από το 0, 4, τότε ο δεσμός είναι μη πολικός ομοιοπολικός. Η έννοια αυτού είναι ότι θα υπάρχει ίση κατανομή των ηλεκτρονίων μεταξύ των ατόμων. Αντιθέτως, αν η διαφορά είναι μεγαλύτερη από 1, 7, τότε ο δεσμός περιέχει ένα ιοντικό χαρακτήρα.

Το νερό είναι πολικό ή μη πολικό;

Το νερό είναι ένα πολικό μόριο επειδή έχει μια άνιση κατανομή ηλεκτρονίων. Το νερό είναι χημικώς γραμμένο ως H2O, που σημαίνει ότι αποτελείται από άτομα υδρογόνου και οξυγόνου. Το υδρογόνο είναι ο νούμερο ένα στον περιοδικό πίνακα, ενώ το οξυγόνο είναι αριθμός 14. Ως αποτέλεσμα, η διαμόρφωση του οξυγόνου είναι 2.8.4 ενώ αυτή του υδρογόνου είναι 1. Όταν δύο άτομα υδρογόνου συνδυάζονται με ένα άτομο οξυγόνου, δύο από τα τέσσερα ηλεκτρόνια οξυγόνο σχηματίζουν τον ισχυρό δεσμό στο νερό. Το προκύπτον αποτέλεσμα είναι ότι υπάρχει άνιση κατανομή ηλεκτρονίων, αφού δύο ηλεκτρόνια παραμένουν αχρησιμοποίητα. Το άκρο υδρογόνου καθίσταται εν μέρει θετικό ενώ το άκρο του οξυγόνου είναι εν μέρει αρνητικό. Επιπλέον, το άτομο οξυγόνου έχει μια ισχυρότερη ελκυστική δύναμη και έτσι αντλεί περισσότερα άτομα σε αυτό. Στη συνέχεια, δημιουργείται μια ανισορροπία φορτίου εντός του μορίου. Εκτός από το νερό, το υδροφθόριο είναι επίσης ένα πολικό μόριο.

Σε αντίθεση με το νερό, τα μη πολικά μόρια προκύπτουν σε δύο περιπτώσεις. Πρώτον, θα μπορούσε να οφείλεται στην ίση κατανομή των ηλεκτρονίων μεταξύ των ατόμων. Δεύτερον, θα μπορούσε να οφείλεται στη συμμετρική διάταξη των πολικών δεσμών σε ένα πιο περίπλοκο μόριο, όπως το τριφθοριούχο βόριο (BF ₃ ). Ένα σημαντικό γεγονός που πρέπει να λάβουμε υπόψη είναι ότι κάθε μόριο με πολικούς δεσμούς δεν είναι ένα πολικό μόριο. Ένα παράδειγμα αυτού του σεναρίου είναι το διοξείδιο του άνθρακα (CO ₂ ). Το διοξείδιο του άνθρακα δεν σχηματίζει μη πολική μοριακή μοίρα αφού η γεωμετρία του είναι γραμμική. Οι δύο διπολικές στιγμές ακυρώνουν το ένα το άλλο, οδηγώντας σε μηδενική μοριακή διπολική ροπή. Παραδείγματα μη πολικών ενώσεων είναι το πετρέλαιο και η βενζίνη.

Γιατί είναι σημαντική η πολικότητα του νερού;

Η πολικότητα του νερού καθιστά το νερό μια ειδική ουσία επειδή συμβάλλει σε μερικά από τα μοναδικά χαρακτηριστικά του νερού. Τα μοναδικά χαρακτηριστικά περιλαμβάνουν την πυκνότητα, την ικανότητά του να διαλύει ουσίες και την κατοχή ισχυρών δεσμών που συγκρατούν τα μόρια σταθερά μαζί. Αυτά τα χαρακτηριστικά του νερού του επιτρέπουν να εκτελεί τη βασική λειτουργία του για τη διατήρηση της ζωής.

Η ικανότητα του νερού να διαλύει ουσίες

Δεδομένου ότι το νερό έχει θετικά φορτισμένα και αρνητικά φορτισμένα ιόντα, μπορεί να διαλύσει ουσίες. Για παράδειγμα, το άλας το οποίο ονομάζεται χημικά χλωριούχο νάτριο διαλύεται συχνά στο νερό. Αυτό που συμβαίνει είναι ότι τα θετικά φορτισμένα άκρα των μορίων του νερού προσελκύουν τα αρνητικά φορτισμένα ιόντα χλωρίου. Από την άλλη πλευρά, τα αρνητικά φορτισμένα άκρα προσελκύουν τα θετικά φορτισμένα θετικά ιόντα νατρίου. Το βυθισμένο αλάτι στο νερό οδηγεί στον διαχωρισμό των ιόντων χλωριούχου νατρίου από τα μόρια του νερού. Ως εκ τούτου, το άλας διαλύεται στο νερό.

Πυκνότητα νερού όταν καταψυχθεί

Η πυκνότητα του πάγου είναι κατά κανόνα μικρότερη από την πυκνότητα του νερού με αποτέλεσμα ο πάγος να επιπλέει στο νερό. Ο λόγος για αυτό είναι ότι τα μόρια νερού του κατεψυγμένου ύδατος απέχουν περισσότερο από το ένα το άλλο αλλά κρατούνται σταθερά μεταξύ τους με το δεσμό υδρογόνου. Επομένως, οι θερμοκρασίες ψύξης οδηγούν στην αύξηση της πυκνότητας του νερού, αλλά μόνο μέχρι και τέσσερις βαθμούς Κελσίου. Μετά από αυτό, η πυκνότητα μειώνεται και όταν φθάνει τους μηδέν βαθμούς ή κάτω, είναι ελαφρύτερο από το νερό. Ο πάγος μπορεί στη συνέχεια να επιπλέει στο νερό, υποστηρίζοντας έτσι τη θαλάσσια ζωή.

Ισχυρά ομόλογα στο νερό

Οι ισχυροί δεσμοί που συγκρατούν μόρια νερού συνεισφέρουν στα μοναδικά φυσικά χαρακτηριστικά του. Τα σφιχτά διατηρούμενα μόρια έχουν ως αποτέλεσμα τα πολύ υψηλά σημεία βρασμού και τήξης του νερού.