In chimica, i legami covalenti tra gli atomi possono essere classificati in polari o non polari a seconda di come i loro elettroni condivisi sono distribuiti tra i due elementi che tengono insieme.
Polare vs non polare
La differenza è che un legame polare avrà una distribuzione non uniforme di elettroni tra i due atomi legati, mentre un legame non polare avrà gli elettroni condivisi equamente. Se un legame tra due atomi sarà polare o non polare è dettato dal grado di differenza nell'elettronegatività degli elementi (noto come X), che può essere spiegato come l'intensità dell'attrazione dell'elettrone condiviso su un dato elemento.
I legami covalenti polari e non polari, che si riferiscono a come i singoli atomi sono collegati, non devono essere confusi con molecole polari e non polari, che possono potenzialmente essere composte da molti atomi e legami diversi, sia polari che non polari.
Tabella di confronto tra legami polari e non polari (in forma tabulare)
| Parametro di confronto | legami polari | Obbligazioni non polari |
|---|---|---|
| Unisce due dello stesso elemento | No | sì |
| Differenza di elettronegatività | 0.5-1.7 | 0-0.4 |
| Carica della molecola risultante | Leggermente negativo da un lato e positivo dall'altro | Molecola a carica neutra |
| Equa condivisione di elettroni | No | sì |
| Punti di ebollizione e di fusione | vario | Generalmente molto basso |
Cos'è Polar Bond?
Un legame polare è un'unione chimica di due elementi con una differenza di elettronegatività maggiore di 0,4 e minore di 1,8.
Gli elettroni con carica negativa sono condivisi tra i due atomi collegati (noti come molecola), tuttavia, la differenza di elettronegatività fa sì che gli elettroni che circolano attorno ai nuclei di ciascun atomo siano distribuiti in modo non uniforme tra i due.
Gli elettroni saranno distribuiti preferenzialmente attorno ai nuclei dell'atomo con una maggiore elettronegatività, ad esempio in una molecola d'acqua, che è costituita da due atomi di idrogeno (X = 2,2) attaccati al lato di un atomo di ossigeno (X = 3,44), gli elettroni condivisi che compongono la molecola d'acqua trascorreranno un periodo di tempo complessivo più lungo circolando nei nuclei degli atomi di ossigeno.
In questo caso il maggior numero di elettroni attratti dall'atomo di ossigeno farà sì che l'estremità dell'ossigeno della molecola d'acqua sia leggermente caricata negativamente (noto come momento di dipolo) e l'estremità dell'idrogeno sia leggermente caricata positivamente. Questo è noto come una molecola polare. È interessante notare che i legami covalenti polari non sempre danno come risultato la formazione di una molecola polare. In molti casi questo è vero, tuttavia a seconda della disposizione geometrica degli atomi all'interno di una data molecola, il la differenza nell'elettronegatività di alcuni legami polari può finire per annullarsi a vicenda. Un esempio di ciò è la molecola di anidride carbonica (CO2), che contiene una molecola di ossigeno attaccata a entrambe le estremità di una molecola di carbonio. La disposizione lineare risulta nelle cariche negative su entrambe le estremità della molecola essendo uguali, e anche se l'atomo di carbonio nel mezzo della molecola è caricato positivamente, finiremo con due legami polari all'interno di una molecola non polare.
Che cos'è il legame non polare?
Se un legame polare è uno in cui gli elettroni condivisi sono distribuiti in modo non uniforme tra due atomi, allora è logico che quando gli elettroni sono condivisi in modo uniforme tra i due atomi, il legame risultante è noto come non polare.
La differenza di elettronegatività nei legami covalenti non polari deve essere compresa tra 0 e 0,4 in modo che gli elettroni con carica negativa siano condivisi in modo uniforme (o molto vicino a uniformemente) tra i due atomi a causa della mancanza di "attrazione" elettromagnetica da entrambi gli atomi. tali legami covalenti non polari si verificano generalmente quando un atomo di un dato elemento si unisce a un altro elemento identico, ad esempio O2 (ossigeno), H2 (diidrogeno) e O3 (ozono). Questi legami sono considerati legami molto forti e richiedono grandi quantità di energia per recidere. Tuttavia, questo non è sempre il caso. Il carbonio (X= 2,55) e l'idrogeno (X= 2,2) possono essere trovati legati insieme in un'enorme quantità di composti organici e, a causa della piccola differenza di elettronegatività (0,35), è ancora considerato un legame non polare. Questi tipi di legami sono molto importanti in biologia. Le molecole vitali di ossigeno e ozono sono entrambe rese possibili da legami non polari. Anche all'interno del nostro stesso corpo, abbiamo stringhe di peptidi di amminoacidi che si uniscono tramite legami non polari e aiutano a formare il nostro DNA.
Principali differenze tra legami polari e non polari
- Nei legami polari, gli elettroni si assoceranno preferenzialmente all'elemento che ha l'elettronegatività maggiore, tuttavia, i legami non polari sono tra elementi con valori X uguali o molto simili e quindi presenti con una distribuzione uguale di elettroni su entrambi i lati del legame.
- Una volta che gli elettroni sono distribuiti in modo non uniforme attraverso un legame polare, ne conseguirà il cosiddetto momento di dipolo, che si traduce in una leggera differenza di carica elettrica tra le due estremità degli atomi legati. Tuttavia, il momento di dipolo non si verifica nei legami non polari.
- Dopo il momento di dipolo in un legame polare, l'atomo con l'elettronegatività più alta avrà una carica leggermente negativa a causa del suo maggior numero di elettroni, lasciando l'altra estremità leggermente positiva in confronto.
- Questo può essere paragonato ai legami non polari, dove abbiamo una differenza di carica nulla o trascurabile dovuta alla distribuzione uniforme degli elettroni attraverso gli elementi legati.
- I legami non polari normalmente si verificano tra elementi identici o molto elettronegativamente simili, il che significa che sono molto difficili e richiedono molta energia per separarsi, tuttavia, i legami polari tra elementi distinti sono generalmente più facili da rompere.
Conclusione
Il modo in cui gli elettroni condivisi si muovono tra i diversi atomi è direttamente influenzato dal legame che è polare o non polare e continua a contribuire a dettare la natura della carica elettrica della molecola risultante. I legami polari determinano un aumento netto di elettroni presenza attorno all'elemento a maggiore elettronegatività, mentre i legami non polari uniscono due elementi di elettronegatività uguale o molto simile e sono quindi caratterizzati da una distribuzione degli elettroni molto omogenea attorno ai nuclei dei due atomi.
- https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/i160009a001
- https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/1.4772647
