POLARITAS (KIMIA): MOLEKUL POLAR DAN CONTOH - KIMIA - 2024

The polaritas kimia adalah properti ditandai dengan adanya distribusi heterogen ditandai dari kepadatan elektron dalam molekul. Oleh karena itu, dalam strukturnya terdapat daerah bermuatan negatif (δ-), dan daerah bermuatan positif (δ +) lainnya, menghasilkan momen dipol.

Momen dipol (µ) ikatan merupakan salah satu bentuk ekspresi polaritas suatu molekul. Ini biasanya direpresentasikan sebagai vektor yang asalnya ada di muatan (+) dan ujungnya terletak di muatan (-), meskipun beberapa ahli kimia menyatakannya secara terbalik.

Peta potensial elektrostatis untuk molekul air. Sumber: Benjah-bmm27 melalui Wikipedia.

Gambar di atas menunjukkan peta potensial elektrostatis untuk air, H ₂ O. Daerah kemerahan (atom oksigen) sesuai dengan daerah dengan kerapatan elektron tertinggi, dan juga dapat dilihat bahwa ini menonjol di daerah biru (atom hidrogen) ).

Karena distribusi kerapatan elektron tersebut heterogen, dikatakan bahwa ada kutub positif dan negatif. Itulah mengapa kita berbicara tentang 'polaritas' kimiawi, dan momen dipol.

Momen dipol

Momen dipol µ ditentukan oleh persamaan berikut:

µ = δ · d

Dimana δ adalah muatan listrik masing-masing kutub, positif (+ δ) atau negatif (–δ), dan d adalah jarak antar kutub.

Momen dipol biasanya dinyatakan dalam debye yang diwakili oleh simbol D. Satu coulomb · meter sama dengan 2.998 · 10 ²⁹ D.

Nilai momen dipol ikatan antara dua atom berbeda berkaitan dengan perbedaan elektronegativitas atom pembentuk ikatan.

Agar molekul menjadi polar, tidak cukup hanya memiliki ikatan polar dalam strukturnya, tetapi ia juga harus memiliki geometri asimetris; sedemikian rupa sehingga mencegah momen dipol dari saling meniadakan secara vektor.

Asimetri dalam molekul air

Molekul air memiliki dua ikatan OH. Geometri molekulnya adalah sudut, yaitu, berbentuk seperti "V"; oleh karena itu, momen dipol dari ikatan tidak membatalkan satu sama lain, tetapi jumlah dari ikatan tersebut diproduksi mengarah ke atom oksigen.

Peta potensial elektrostatis untuk H ₂ O mencerminkan hal ini.

Jika molekul sudut HOH diamati, pertanyaan berikut mungkin muncul: apakah benar-benar asimetris? Jika sumbu imajiner ditarik melalui atom oksigen, molekul akan terbagi menjadi dua bagian yang sama: HOOH.

Namun, tidak demikian halnya jika sumbu imajinernya horizontal. Saat sumbu ini sekarang membagi molekul kembali menjadi dua bagian, Anda akan memiliki atom oksigen di satu sisi, dan dua atom hidrogen di sisi lain.

Karena alasan ini, simetri semu H ₂ O tidak ada lagi, dan oleh karena itu dianggap sebagai molekul asimetris.

Molekul kutub

Molekul kutub harus memenuhi serangkaian karakteristik, seperti:

-Distribusi muatan listrik dalam struktur molekul asimetris.

-Mereka biasanya larut dalam air. Hal ini karena molekul polar dapat berinteraksi dengan gaya dipol-dipol, dimana air dicirikan memiliki momen dipol yang besar.

Selain itu, konstanta dielektriknya sangat tinggi (78,5), yang memungkinkannya memisahkan muatan listrik, sehingga meningkatkan kelarutannya.

-Secara umum, molekul polar memiliki titik didih dan titik leleh yang tinggi.

Gaya-gaya ini dibentuk oleh interaksi dipol-dipol, gaya dispersif London, dan pembentukan ikatan hidrogen.

-Karena muatan listriknya, molekul polar dapat menghantarkan listrik.

Contoh

SW

Sulfur dioksida (SO ₂ ). Oksigen memiliki keelektronegatifan 3,44, sedangkan keelektronegatifan belerang adalah 2,58. Oleh karena itu, oksigen lebih elektronegatif daripada belerang. Ada dua ikatan S = O, O memiliki muatan δ- dan S memiliki muatan δ +.

Karena ini adalah molekul bersudut dengan S di puncak, kedua momen dipol berorientasi pada arah yang sama; dan karena itu, mereka menambahkan, membuat SO ₂ molekul polar.

CHCl

Kloroform (HCCl ₃ ). Ada satu ikatan CH dan tiga ikatan C-Cl.

Keelektronegatifan C adalah 2,55, dan keelektronegatifan H adalah 2,2. Jadi, karbon lebih elektronegatif daripada hidrogen; dan oleh karena itu, momen dipol akan diorientasikan dari H (δ +) menuju C (δ-): C ^δ- -H ^{δ +} .

Dalam kasus ikatan C-Cl, C memiliki elektronegativitas 2,55, sedangkan Cl memiliki elektronegativitas 3,16. Vektor dipol atau momen dipol diorientasikan dari C ke Cl dalam tiga ikatan C ^{δ +} -Cl ^δ- .

Karena ada daerah miskin elektron di sekitar atom hidrogen dan daerah kaya elektron yang terdiri dari tiga atom klor, CHCl ₃ dianggap sebagai molekul polar.

HF

Hidrogen fluorida hanya memiliki satu ikatan HF. Keelektronegatifan H adalah 2,22 dan keelektronegatifan F adalah 3,98. Oleh karena itu, fluor berakhir dengan kerapatan elektron tertinggi, dan ikatan antara kedua atom paling baik dijelaskan sebagai: H ^{δ +} -F ^δ- .

NH

Amonia (NH ₃ ) memiliki tiga ikatan NH. Keelektronegatifan N adalah 3,06 dan keelektronegatifan H adalah 2,22. Dalam ketiga ikatan tersebut, kerapatan elektron berorientasi pada nitrogen, bahkan lebih tinggi dengan adanya sepasang elektron bebas.

Molekul NH ₃ adalah tetrahedral, dengan atom N menempati puncak. Tiga momen dipol, yang sesuai dengan ikatan NH, berorientasi pada arah yang sama. Di dalamnya, δ- terletak di N, dan δ + di H. Jadi, ikatannya adalah: N ^δ- -H ^{δ +} .

Momen dipol ini, asimetri molekul, dan pasangan elektron bebas pada nitrogen, membuat amonia menjadi molekul yang sangat polar.

Makromolekul dengan heteroatom

Ketika molekulnya sangat besar, tidak lagi pasti untuk mengklasifikasikannya sebagai apolar atau polar itu sendiri. Ini karena mungkin ada bagian dari strukturnya dengan karakteristik apolar (hidrofobik) dan polar (hidrofilik).

Jenis senyawa ini dikenal sebagai amphiphiles atau amphipathics. Karena bagian apolar dapat dianggap relatif miskin elektron terhadap bagian kutub, terdapat polaritas dalam strukturnya, dan senyawa amfifilik dianggap sebagai senyawa polar.

Makromolekul dengan heteroatom umumnya diharapkan memiliki momen dipol, dan dengan demikian memiliki polaritas kimiawi.

Heteroatom dipahami sebagai yang berbeda dari yang membentuk kerangka struktur. Misalnya, kerangka karbon secara biologis adalah yang paling penting dari semuanya, dan atom yang membentuk ikatan karbon (selain hidrogen) disebut heteroatom.

Referensi

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia. (Edisi ke-8). CENGAGE Learning.
2. Prof. Krishnan. (2007). Senyawa polar dan nonpolar. Perguruan Tinggi Komunitas St. Louis. Dipulihkan dari: users.stlcc.edu
3. Murmson, Serm. (14 Maret 2018). Bagaimana Menjelaskan Polaritas. Sciencing. Diperoleh dari: sciencing.com
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (05 Desember 2018). Definisi dan Contoh Ikatan Kutub (Ikatan Kovalen Kutub). Diperoleh dari: thinkco.com
5. Wikipedia. (2019). Polaritas kimiawi. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
6. Quimitube. (2012). Ikatan kovalen: polaritas ikatan dan polaritas molekul. Dipulihkan dari: quimitube.com