В химии ковалентные связи между атомами можно разделить на полярные и неполярные, в зависимости от того, как их общие электроны распределяются между двумя элементами, которые они удерживают вместе.
Полярный против неполярного
Разница в том, что полярная связь будет иметь неравномерное распределение электронов между двумя связанными атомами, тогда как неполярная связь будет иметь одинаковое распределение электронов. Будет ли связь между двумя атомами полярной или неполярной, определяется степенью разницы в электроотрицательности элементов (известной как X), которую можно объяснить как интенсивность притяжения общего электрона к данному элементу.
Полярные и неполярные ковалентные связи, которые относятся к тому, как связаны отдельные атомы, не следует путать с полярными и неполярными молекулами, которые потенциально могут состоять из множества различных атомов и связей, как полярных, так и неполярных.
Таблица сравнения полярных и неполярных облигаций (в табличной форме)
| Параметр сравнения | Полярные облигации | Неполярные облигации |
|---|---|---|
| Связывает два одинаковых элемента | Нет | да |
| Разница электроотрицательности | 0.5-1.7 | 0-0.4 |
| Результирующий заряд молекулы | Слегка отрицательный на одном конце и положительный на другом | Нейтрально заряженная молекула |
| Равный обмен электронами | Нет | да |
| Точки кипения и плавления | Разнообразный | Обычно очень низкий |
Что такое полярная связь?
Полярная связь - это химическое соединение двух элементов с разницей в электроотрицательности более 0,4 и менее 1,8.
Отрицательно заряженные электроны распределяются между двумя соединенными атомами (известными как молекула), однако разница в электроотрицательности приводит к тому, что электроны, циркулирующие вокруг ядер каждого атома, неравномерно распределяются между ними.
Электроны будут предпочтительно распределяться вокруг ядер атома с более высокой электроотрицательностью, например, в молекуле воды, которая состоит из двух атомов водорода (X = 2,2), прикрепленных сбоку от одного атома кислорода (X = 3,44), общие электроны, составляющие молекулу воды, будут проводить более длительный период общего времени, циркулируя по ядрам атомов кислорода.
В этом случае большее количество электронов, привлеченных атомом кислорода, приведет к тому, что кислородный конец молекулы воды будет слегка отрицательно заряжен (известный как дипольный момент), а водородный конец будет слегка положительно заряжен. Это известно как полярная молекула. Интересно отметить, что полярные ковалентные связи не всегда приводят к образованию полярной молекулы. Во многих случаях это верно, однако в зависимости от геометрического расположения атомов в данной молекуле различие в электроотрицательности определенных полярных связей может в конечном итоге нейтрализовать друг друга. Одним из примеров этого является молекула углекислого газа (CO2), которая содержит молекулу кислорода, прикрепленную к обоим концам молекулы углерода. Линейное расположение приводит к отрицательным зарядам на обоих концах молекулы равны, и даже если атом углерода в середине молекулы заряжен положительно, мы получим две полярные связи внутри одной неполярной молекулы.
Что такое неполярная связь?
Если полярная связь - это связь, в которой общие электроны неравномерно распределены между двумя атомами, то логично предположить, что, когда электроны распределяются равномерно между двумя атомами, результирующая связь называется неполярной.
Разница в электроотрицательности неполярных ковалентных связей должна быть в пределах 0-0,4, чтобы отрицательно заряженные электроны распределялись равномерно (или очень близко к равномерно) между двумя атомами из-за отсутствия электромагнитного «притяжения» со стороны любого атома. такие неполярные ковалентные связи обычно возникают, когда атом данного элемента соединяется с другим идентичным элементом, например, O2 (кислород), H2 (дигидроген) и O3 (озон). Эти связи считаются очень прочными связями и для разделения требуется большое количество энергии, однако это не всегда так. Углерод (X = 2,55) и водород (X = 2,2) могут быть обнаружены связанными вместе в огромном количестве органических соединений, и из-за небольшой разницы в электроотрицательности (0,35) все еще считается неполярной связью. очень важны в биологии. Живительные молекулы кислорода и озона стали возможными благодаря неполярным связям. Даже внутри нашего собственного тела у нас есть цепочки аминокислотных пептидов, которые соединяются неполярными связями и помогают формировать нашу ДНК.
Основные различия между полярными и неполярными связями
- В полярных связях электроны будут предпочтительно связываться с элементом, который имеет более высокую электроотрицательность, однако неполярные связи находятся между элементами с одинаковыми или очень похожими значениями X и, следовательно, присутствуют с равным распределением электронов по обе стороны от связи..
- Когда электроны неравномерно распределены по полярной связи, возникает так называемый дипольный момент, который приводит к небольшой разнице в электрическом заряде между двумя концами связанных атомов. Однако дипольный момент не возникает в неполярных связях.
- После дипольного момента в полярной связи атом с более высокой электроотрицательностью будет иметь слегка отрицательный заряд из-за большего количества электронов, оставляя другой конец слегка положительным по сравнению.
- Это можно сравнить с неполярными связями, где у нас есть нулевая или незначительная разница в заряде из-за равномерного распределения электронов по связанным элементам.
- Неполярные связи обычно возникают между элементами, которые либо идентичны, либо очень электроотрицательно подобны, что означает, что они очень сложны и требуют большого количества энергии для разделения, однако полярные связи между отдельными элементами, как правило, легче разорвать.
Вывод
Способ, которым общие электроны перемещаются между разными атомами, напрямую зависит от того, является ли связь полярной или неполярной, и продолжает определять природу электрического заряда полученной молекулы. Полярные связи приводят к чистому увеличению количества электронов. присутствие вокруг элемента с более высокой электроотрицательностью, тогда как неполярные связи соединяют два элемента с равной или очень похожей электроотрицательностью и поэтому характеризуются очень равномерным распределением электронов вокруг ядер двух атомов.
- https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/i160009a001
- https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/1.4772647
