Perché l'acqua è una molecola polare?

L'acqua è una molecola polare e funge anche da solvente polare. Quando si dice che una specie chimica è "polare", ciò significa che le cariche elettriche positive e negative sono distribuite in modo non uniforme. La carica positiva proviene dal nucleo atomico, mentre gli elettroni forniscono la carica negativa. È il movimento degli elettroni che determina la polarità. Ecco come funziona per l'acqua.

Polarità di una molecola d'acqua

Acqua (H₂O) è polare a causa della forma piegata della molecola. La forma indica la maggior parte della carica negativa dall'ossigeno sul lato della molecola e la carica positiva degli atomi di idrogeno è sull'altro lato della molecola. Questo è un esempio di legame chimico covalente polare. Quando i soluti vengono aggiunti all'acqua, possono essere influenzati dalla distribuzione della carica.

Il motivo per cui la forma della molecola non è lineare e non polare (ad esempio, come la CO₂) è a causa della differenza di elettronegatività tra idrogeno e ossigeno. Il valore di elettronegatività dell'idrogeno è 2.1, mentre l'elettronegatività dell'ossigeno è 3,5. Minore è la differenza tra i valori di elettronegatività, maggiore è la probabilità che gli atomi formino un legame covalente. Una grande differenza tra i valori di elettronegatività si osserva con i legami ionici. L'idrogeno e l'ossigeno agiscono entrambi come non metalli in condizioni normali, ma l'ossigeno è un po 'più elettronegativo dell'idrogeno, quindi i due atomi formano un legame chimico covalente, ma è polare.

L'atomo di ossigeno altamente elettronegativo attira elettroni o carica negativa su di esso, rendendo la regione intorno all'ossigeno più negativa delle aree intorno ai due atomi di idrogeno. Le porzioni elettricamente positive della molecola (gli atomi di idrogeno) vengono flesse via dai due orbitali pieni di ossigeno. Fondamentalmente, entrambi gli atomi di idrogeno sono attratti dallo stesso lato dell'atomo di ossigeno, ma sono il più distanti l'uno dall'altro quanto possono essere perché gli atomi di idrogeno portano entrambi una carica positiva. La conformazione piegata è un equilibrio tra attrazione e repulsione.

Ricorda che anche se il legame covalente tra ciascun idrogeno e ossigeno nell'acqua è polare, una molecola d'acqua è una molecola elettricamente neutra nel suo complesso. Ogni molecola d'acqua ha 10 protoni e 10 elettroni, per una carica netta di 0.

Perché l'acqua è un solvente polare

La forma di ciascuna molecola d'acqua influenza il modo in cui interagisce con altre molecole d'acqua e con altre sostanze. L'acqua funge da solvente polare perché può essere attratta dalla carica elettrica positiva o negativa su un soluto. La leggera carica negativa vicino all'atomo di ossigeno attira gli atomi di idrogeno vicini dall'acqua o regioni caricate positivamente di altre molecole. Il lato dell'idrogeno leggermente positivo di ciascuna molecola d'acqua attira altri atomi di ossigeno e regioni caricate negativamente di altre molecole. Il legame idrogeno tra l'idrogeno di una molecola d'acqua e l'ossigeno di un'altra tiene insieme l'acqua e le conferisce proprietà interessanti, tuttavia i legami idrogeno non sono così forti come i legami covalenti. Mentre le molecole d'acqua sono attratte l'una dall'altra tramite legame idrogeno, circa il 20% di esse è libero in qualsiasi momento di interagire con altre specie chimiche. Questa interazione è chiamata idratazione o dissoluzione.