Γιατί το νερό είναι ένα πολικό μόριο;

Νερό είναι ένα πολικό μόριο και επίσης δρα ως πολικός διαλύτης. Όταν ένα χημικό είδος λέγεται ότι είναι "πολικό", αυτό σημαίνει ότι τα θετικά και αρνητικά ηλεκτρικά φορτία είναι άνισα κατανεμημένα. Το θετικό φορτίο προέρχεται από τον ατομικό πυρήνα, ενώ τα ηλεκτρόνια παρέχουν το αρνητικό φορτίο. Είναι η κίνηση των ηλεκτρονίων που καθορίζει την πολικότητα. Εδώ είναι πώς λειτουργεί για το νερό.

Νερό (H₂Ο) είναι πολική εξαιτίας του κυρτού σχήματος του μορίου. Το σχήμα σημαίνει το μεγαλύτερο μέρος του αρνητικού φορτίου από το οξυγόνο στην πλευρά του μορίου και το θετικό φορτίο των ατόμων υδρογόνου βρίσκεται στην άλλη πλευρά του μορίου. Αυτό είναι ένα παράδειγμα πολικών ομοιοπολικών χημικός δεσμός. Όταν προστίθενται διαλυμένες ουσίες στο νερό, ενδέχεται να επηρεαστούν από την κατανομή του φορτίου.

Ο λόγος για τον οποίο το σχήμα του μορίου δεν είναι γραμμικό και μη πολικό (π.χ., όπως το CO₂) οφείλεται στη διαφορά στο ηλεκτροαρνητικότητα μεταξύ υδρογόνου και οξυγόνου. Η τιμή ηλεκτροαδραστικότητας του υδρογόνου είναι 2,1, ενώ η ηλεκτροαρνητικότητα του οξυγόνου είναι 3,5. ο μικρότερη είναι η διαφορά μεταξύ των τιμών ηλεκτροαρνησίας, τα πιο πιθανά άτομα σχηματίζουν μια ομοιοπολική δεσμός. Μια μεγάλη διαφορά μεταξύ των τιμών ηλεκτροαρνησίας παρατηρείται με ιοντικούς δεσμούς. Το υδρογόνο και το οξυγόνο λειτουργούν και ως μη μεταλλικά υπό κανονικές συνθήκες, αλλά το οξυγόνο είναι αρκετά α λίγο περισσότερο ηλεκτροαρνητικό από το υδρογόνο, έτσι ώστε τα δύο άτομα σχηματίζουν έναν ομοιοπολικό χημικό δεσμό, αλλά είναι πολικός.

Το εξαιρετικά ηλεκτροαρνητικό άτομο οξυγόνου προσελκύει ηλεκτρόνια ή αρνητικό φορτίο σε αυτό, καθιστώντας την περιοχή γύρω από το οξυγόνο πιο αρνητική από τις περιοχές γύρω από τα δύο άτομα υδρογόνου. Τα ηλεκτρικά θετικά τμήματα του μορίου (τα άτομα υδρογόνου) κάμπτονται μακριά από τα δύο γεμάτα τροχιακά του οξυγόνου. Βασικά, αμφότερα τα άτομα υδρογόνου έλκονται από την ίδια πλευρά του ατόμου οξυγόνου, αλλά είναι τόσο μακρινά το ένα από το άλλο, καθώς μπορεί να είναι επειδή τα άτομα υδρογόνου φέρουν αμφότερα ένα θετικό φορτίο. Η λυγισμένη διαμόρφωση είναι μια ισορροπία μεταξύ έλξης και απόρριψης.

Θυμηθείτε ότι ακόμα κι αν ο ομοιοπολικός δεσμός μεταξύ κάθε υδρογόνου και οξυγόνου στο νερό είναι πολικός, ένα μόριο νερού είναι ένα ηλεκτρικά ουδέτερο μόριο συνολικά. Κάθε μόριο νερού έχει 10 πρωτόνια και 10 ηλεκτρόνια, για καθαρό φορτίο 0.

Το σχήμα κάθε μορίου νερού επηρεάζει τον τρόπο με τον οποίο αλληλεπιδρά με άλλα μόρια νερού και με άλλες ουσίες. Το νερό λειτουργεί ως πολικό διαλυτικό μέσο επειδή μπορεί να προσελκύσει είτε το θετικό είτε το αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο σε μια διαλυμένη ουσία. Το ελαφρώς αρνητικό φορτίο πλησίον του ατόμου οξυγόνου προσελκύει πλησίον άτομα υδρογόνου από νερό ή θετικά φορτισμένες περιοχές άλλων μορίων. Η ελαφρώς θετική πλευρά υδρογόνου κάθε μορίου νερού προσελκύει άλλα άτομα οξυγόνου και αρνητικά φορτισμένες περιοχές άλλων μορίων. ο δεσμός υδρογόνου μεταξύ του υδρογόνου ενός μορίου νερού και του άλλου οξυγόνου κρατά νερό μαζί και του προσδίδει ενδιαφέρουσες ιδιότητες, αλλά οι δεσμοί υδρογόνου δεν είναι τόσο ισχυροί όσο οι ομοιοπολικοί δεσμοί. Ενώ τα μόρια του νερού έλκονται μεταξύ τους μέσω δεσμού υδρογόνου, περίπου το 20% αυτών είναι ελεύθερα σε κάθε δεδομένη στιγμή για να αλληλεπιδράσουν με άλλα χημικά είδη. Αυτή η αλληλεπίδραση ονομάζεται ενυδάτωση ή διάλυση.