Hvorfor er vand et polært molekyle?

Vand er en polært molekyle og fungerer også som et polært opløsningsmiddel. Når man siger, at en kemisk art er ”polær”, betyder det, at de positive og negative elektriske ladninger er ujævnt fordelt. Den positive ladning kommer fra atomkernen, mens elektronerne leverer den negative ladning. Det er bevægelsen af ​​elektroner, der bestemmer polaritet. Sådan fungerer det for vand.

Vand (H₂O) er polær på grund af molekylets bøjede form. Formen betyder det meste af den negative ladning fra oxygenet på siden af ​​molekylet, og den positive ladning af hydrogenatomer er på den anden side af molekylet. Dette er et eksempel på polær kovalent kemisk binding. Når der tilsættes opløsningsmidler til vand, kan de blive påvirket af ladningsfordelingen.

Årsagen til, at molekylets form ikke er lineær og ikke-polær (f.eks. Som CO₂) er på grund af forskellen i elektronegativitet mellem brint og ilt. Elektronegativitetsværdien af ​​brint er 2,1, mens elektronegativiteten af ​​ilt er 3,5. Det mindre forskellen mellem elektronegativitetsværdier, jo mere sandsynligt danner atomer en kovalent bånd. En stor forskel mellem elektronegativitetsværdier ses ved ioniske bindinger. Brint og ilt fungerer begge som ikke-metaller under almindelige forhold, men ilt er ret lidt mere elektronegativt end brint, så de to atomer danner en kovalent kemisk binding, men det er polar.

Det stærkt elektronegative iltatom tiltrækker elektroner eller negativ ladning til det, hvilket gør området omkring ilt mere negativt end områderne omkring de to hydrogenatomer. De elektrisk positive dele af molekylet (brintatomerne) bøjes væk fra de to fyldte orbitaler i ilt. Grundlæggende tiltrækkes begge hydrogenatomer på den samme side af oxygenatomet, men de er så langt fra hinanden som de kan være, fordi brintatomerne begge har en positiv ladning. Den bøjede konformation er en balance mellem tiltrækning og frastødelse.

Husk, at selvom den kovalente binding mellem hvert brint og ilt i vand er polært, er et vandmolekyle generelt et elektrisk neutralt molekyle. Hvert vandmolekyle har 10 protoner og 10 elektroner til en nettoladning på 0.

Formen på hvert vandmolekyle påvirker den måde, det interagerer med andre vandmolekyler og med andre stoffer. Vand fungerer som en polar opløsningsmiddel fordi det kan tiltrækkes af enten den positive eller negative elektriske ladning på et opløst stof. Den svage negative ladning nær oxygenatomet tiltrækker nærliggende hydrogenatomer fra vand eller positive ladede regioner i andre molekyler. Den let positive hydrogenside af hvert vandmolekyle tiltrækker andre oxygenatomer og negativt ladede områder af andre molekyler. Det hydrogenbinding mellem brint i et vandmolekyle og ilt fra et andet holder vand sammen og giver det interessante egenskaber, alligevel er brintbinding ikke så stærk som kovalente bindinger. Mens vandmolekylerne tiltrækkes af hinanden via hydrogenbinding, er ca. 20% af dem frit på ethvert givet tidspunkt til at interagere med andre kemiske arter. Denne interaktion kaldes hydrering eller opløsning.