Was ist Polarität?
Polarität ist ein Begriff für Elektrizität, Magnetismus und elektronische Signalisierung. In der Chemie erklärt die Polarität die Bildung von Bindungen zwischen Atomen durch die gemeinsame Nutzung von Elektronen. Polare Moleküle entstehen, wenn eines der Atome eine stärkere Anziehungskraft auf die Elektronen in der Bindung ausübt. Tatsächlich sind die Atome mehr zu diesem Atom hingezogen als das andere Atom, was zu einem leichten Ladungsungleichgewicht führt.
Wie bestimmt man die Polarität?
Die Bestimmung der Polarität erfolgt durch ein Konzept, das als Elektronegativität bekannt ist. Die Elektronegativität ist eine Möglichkeit, die Neigung eines Atoms zum Anziehen von Elektronen in einer chemischen Bindung auszudrücken. Es wird berechnet, indem der Unterschied in den Elektronennegativitäten der fraglichen Atome erhalten wird. Wenn der Unterschied zwischen 0.4 und 1.7 liegt, wird die Bindung als polar beschrieben. Wenn der Unterschied unter 0.4 liegt, dann ist die Bindung ein nicht polares kovalentes. Die Bedeutung davon ist, dass die Elektronen zwischen den Atomen gleichmäßig verteilt sind. Im Gegensatz dazu, wenn der Unterschied über 1.7 liegt, dann enthält die Bindung einen ionischen Charakter.
Ist Wasser polar oder unpolar?
Wasser ist ein polares Molekül, da es eine ungleiche Aufteilung der Elektronen hat. Wasser wird chemisch als H geschrieben2O bedeutet es besteht aus Wasserstoff und Sauerstoffatomen. Wasserstoff ist die Nummer eins im Periodensystem, während Sauerstoff die Zahl 14 ist. Infolgedessen ist die Konfiguration von Sauerstoff 2.8.4, während die von Wasserstoff 1 ist. Wenn sich zwei Wasserstoffatome mit einem Sauerstoffatom verbinden, bilden zwei der vier Elektronen im Sauerstoff die starke Bindung in Wasser. Der resultierende Effekt ist, dass es eine ungleiche Aufteilung von Elektronen gibt, da zwei Elektronen ungenutzt bleiben. Das Wasserstoffende wird teilweise positiv, während das Sauerstoffende teilweise negativ ist. Außerdem hat das Sauerstoffatom eine stärkere Anziehungskraft und zieht mehr Atome an. Anschließend entsteht ein Ladungsungleichgewicht innerhalb des Moleküls. Neben Wasser ist Fluorwasserstoff auch ein polares Molekül.
Im Gegensatz zu Wasser entstehen in zwei Fällen die unpolaren Moleküle. Erstens könnte dies auf die gleiche Aufteilung der Elektronen zwischen den Atomen zurückzuführen sein. Zweitens könnte dies auf die symmetrische Anordnung polarer Bindungen zu einem komplexeren Molekül wie dem Bortrifluorid (BF3). Eine wichtige Tatsache, die man beachten muss, ist, dass nicht jedes Molekül mit polaren Bindungen ein polares Molekül ist. Ein Beispiel für dieses Szenario ist Kohlendioxid (CO2). Kohlendioxid bildet kein unpolares Molekül, da seine Geometrie linear ist. Die zwei Dipolmomente heben sich gegenseitig auf, was zu keinem molekularen Dipolmoment führt. Beispiele für unpolare Verbindungen sind Öl und Benzin.
Warum ist die Polarität des Wassers wichtig?
Die Polarität des Wassers macht Wasser zu einer besonderen Substanz, weil es zu einigen einzigartigen Eigenschaften des Wassers beiträgt. Zu den einzigartigen Merkmalen gehören seine Dichte, seine Fähigkeit, Substanzen aufzulösen, und der Besitz starker Bindungen, die die Moleküle fest zusammenhalten. Diese Eigenschaften des Wassers ermöglichen es, seine grundlegende Funktion der Erhaltung des Lebens zu erfüllen.
Die Fähigkeit des Wassers, Substanzen aufzulösen
Da Wasser sowohl positiv geladene als auch negativ geladene Ionen hat, kann es Substanzen auflösen. Zum Beispiel löst sich Salz, das chemisch Natriumchlorid genannt wird, oft in Wasser. Was passiert, ist, dass die positiv geladenen Enden der Wassermoleküle die negativ geladenen Chloridionen anziehen. Auf der anderen Seite ziehen die negativ geladenen Enden die positiv geladenen positiven Natriumionen an. Das Eintauchen von Salz in Wasser führt zur Abtrennung der Natriumchloridionen durch die Wassermoleküle. Daher löst sich das Salz in Wasser auf.
Dichte von Wasser, wenn gefroren
Die Dichte von Eis ist normalerweise geringer als die von Wasser, was dazu führt, dass Eis auf Wasser schwimmt. Der Grund dafür ist, dass die Wassermoleküle von gefrorenem Wasser durch die Wasserstoffbindung weiter voneinander entfernt sind und fest aneinander gehalten werden. Die Kühltemperaturen führen daher zu einer Zunahme der Wasserdichte, jedoch nur bis zu vier Grad Celsius. Danach nimmt die Dichte ab und wenn sie null Grad oder weniger erreicht, ist sie leichter als Wasser. Eis kann dann im Wasser schwimmen und so das Leben im Meer unterstützen.
Starke Bindungen im Wasser
Die starken Bindungen, die Wassermoleküle zusammenhalten, tragen zu seinen einzigartigen physikalischen Eigenschaften bei. Die fest gehaltenen Moleküle führen zu sehr hohen Siede- und Schmelzpunkten von Wasser.
