Polární kovalentní vazba a příklady: Vše, co potřebujete vědět

Ve fascinujícím světě chemie, polární kovalentní vazby hrají klíčovou roli ve vlastnostech a interakcích různých molekul. Tyto jedinečné vazby vznikají, když atomy sdílejí elektrony nerovnoměrně, což vede k zajímavým vlastnostem, které pohánějí mnohé základní biologické procesy a průmyslové aplikace. Tento blogový příspěvek se ponoří do podmanivé říše polárních kovalentních vazeb a odhalí jejich význam prostřednictvím snadno srozumitelných pojmů a příkladů.

Key Takeaways

• Polární kovalentní vazby dochází, když atomy sdílejí elektrony nerovnoměrně, což má za následek částečné náboje na opačných koncích molekuly.
• Rozdíl elektronegativity mezi dvěma atomy určuje, zda je vazba polární nebo nepolární.
• Pochopení polárních kovalentních vazeb je klíčové předpovídání molekulárních vlastností a určení, jak budou reagovat s jinými látkami.
• Některé příklady molekul s polárními kovalentními vazbami zahrnují vodu, amoniak a fluorovodík.

Chemické vazby jsou síly, které drží atomy pohromadě, a kovalentní vazba nastává, když dva nebo více atomů sdílí elektrony za účelem vytvoření molekuly.

Co je chemická vazba?

A chemická vazba odkazuje na přitažlivou sílu, která drží dva atomy pohromadě a vytváří mezi nimi stabilní a pevné spojení. K tomu dochází, když atomy sdílejí nebo přenášejí elektrony ve svých nejvzdálenějších energetických hladinách, které jsou také známé jako valenční mušle.

Existují tři primární typy chemických vazeb: kovalentní, iontové a kovové vazby, v kovalentní vazby, elektrony jsou sdíleny mezi nekovovými atomy, když usilují o stabilitu vyplňováním svých valenčních obalů.

Běžným příkladem je voda (H₂O), kde každý atom vodíku sdílí elektron s atomem kyslíku. Na druhou stranu, iontové vazby zahrnují přenos elektronů mezi kovovými a nekovovými atomy, což vede k nabitým částicím nazývaným ionty; vzpomeňte si na kuchyňskou sůl (NaCl), kde sodík ztrácí elektron na chlor a vytváří kladně nabité ionty Na+ a záporně nabité ionty Cl- spojené dohromady elektrostatickou přitažlivostí.

Kovalentní vazba

Kovalentní vazba je základním pojmem ve světě chemie a hraje klíčovou roli při tvorbě různých molekul. v jádru kovalentní vazba nastává, když jsou páry elektronů sdíleny mezi atomy, což jim umožňuje dosáhnout větší stability a vyplnit jejich valenční obaly.

Například, uvažujme dva atomy vodíku, které se spojí a vytvoří H₂, každý atom vodíku má jeden elektron a potřebuje další k dokončení svého valenčního obalu.

Tento typ chemické vazby je běžně pozorován mezi nekovovými prvky nacházejícími se na pravé straně periodické tabulky. Příkladem je voda (H₂O), kde kyslík vytváří kovalentní vazby se dvěma atomy vodíku sdílením elektronů.

Polární A Nepolární Kovalentní Vazby

• Kovalentní vazby, které zahrnují sdílení elektronů mezi atomy, lze kategorizovat jako polární nebo nepolární. 
• V polární kovalentní vazba, elektrony jsou sdíleny nerovnoměrně kvůli rozdílům v elektronegativitě mezi dvěma zapojenými atomy.
• Toto nerovné sdílení má za následek jeden atom má mírně záporný náboj a druhý atom má částečně kladný náboj.
• Na druhé straně, k nepolárním kovalentním vazbám dochází, když atomy s podobnou elektronegativitou sdílejí elektrony rovnoměrně protože neexistuje žádný významný rozdíl v jejich schopnosti přitahovat tyto sdílené elektrony.
• Výsledkem je, že ani jeden atom nenese žádné rozeznatelné částečné náboje. 

Příklad tohoto typu vazby lze nalézt v dvouatomový kyslík (O₂), kde oba atomy kyslíku mají stejnou elektronegativitu, a proto mezi sebou sdílejí elektrony rovnoměrně.

Příklady kovalentních vazeb

Kovalentní vazby se mohou vyskytovat mezi atomy nekovů a jsou klasifikovány jako polární nebo nepolární. Zde je několik příkladů různých kovalentních vazeb:

• Nepolární kovalentní vazba: V molekulách, jako je plynný kyslík (O₂) a plynný dusík (N₂), kovalentní vazby mezi dvěma identickými atomy vedou k nepolární molekule.
• Polární kovalentní vazba: Chlorovodík (HCl) je příkladem molekuly s polární kovalentní vazbou. Atom vodíku má částečně kladný náboj, zatímco atom chloru má částečně záporný náboj kvůli jejich rozdílu v elektronegativitě.
• Čistá kovalentní vazba: Když dva atomy stejného prvku, jako jsou dva atomy chloru (Cl₂), sdílejí své elektrony rovným dílem, tvoří čistou kovalentní vazbu.
• Kovalentní souřadnicová vazba: K těmto typům vazeb dochází, když jeden atom daruje oba elektrony pro sdílený elektronový pár. Příkladem je amoniak (NH₃), kde atom dusíku daruje svůj osamocený pár k vytvoření koordinační vazby s vodíkovým iontem (H⁺).
• Dvojné a trojné kovalentní vazby: Některé molekuly mají dvojné nebo trojné vazby mezi atomy, které zahrnují sdílení čtyř nebo šesti elektronů. Příklady zahrnují oxid uhličitý (CO₂) a acetylen (C₂H₂).

Pochopení různých typů kovalentních vazeb je zásadní pro předpovídání molekulárních vlastností a určení, jak budou reagovat s jinými látkami.

Elektronegativita A Polární Kovalentní Vazby

Rozdíl elektronegativit dvou atomů ve vazbě určuje, zda je polární nebo nepolární, takže porozumění elektronegativitě je klíčové pro pochopení chemické vazby.

Elektronegativita A Její Role V Chemické Vazbě

Ve světě chemických vazeb hraje elektronegativita zásadní roli při určování, zda je vazba polární nebo nepolární. Elektronegativita se týká míry schopnosti atomu přitahovat elektrony k sobě v kovalentní vazbě.

Čím vyšší je hodnota elektronegativity, tím silněji k sobě přitahuje elektrony, což má za následek an nerovnoměrné sdílení elektronů a dělat to a polární kovalentní vazba.

Na druhou stranu, když dva atomy mají podobné hodnoty elektronegativity, které jsou stejné nebo dostatečně blízko u sebe vazby uhlík-vodík (CH), tvoří se nepolární kovalentní vazby díky téměř stejně sdíleným elektronům mezi nimi.

To znamená, že oba atomy sdílejí své elektronové páry ve vnějším obalu rovnoměrně a nevytvářejí žádnou separaci náboje napříč molekulou.

Polární a nepolární dluhopisy

Kovalentní vazby mohou být polární nebo nepolární, v závislosti na tom, jak jsou elektrony sdíleny mezi atomy. V nepolární kovalentní vazbě, elektrony jsou rovnoměrně rozděleny mezi dva stejné atomy se stejnou elektronegativitou.

Na druhé straně v polárních kovalentních vazbách existuje nerovnoměrné sdílení elektronů kvůli rozdíl elektronegativity mezi dvěma atomy.

Například, když vodíkové vazby s fluorem nebo kyslíkem, vytváří polární vazbu v důsledku velký rozdíl v elektronegativitě mezi těmito prvky. To znamená, že jeden atom bude mít částečné záporné náboje, zatímco druhý má částečné kladné náboje.

Vazby, které jsou částečně iontové, ale přesto mají určitý kovalentní charakter, se nazývají polární kovalentní vazby a hrají důležitou roli biologicky i průmyslově.

Příklady polárních kovalentních vazeb

Polární kovalentní vazby se běžně vyskytují v přírodě a mají mnoho důležitých aplikací. Nějaký příklady polárních kovalentních vazeb patří:

1. Molekuly vody: Atomy kyslíku a vodíku v molekulách vody tvoří polární kovalentní vazbu kvůli rozdílu v elektronegativitě mezi nimi. To má za následek částečně negativní atom kyslíku a částečně pozitivní atomy vodíku, což vede ke vzniku atomu kyslíku unikátní vlastnosti vody jako je jeho vysoký bod varu a povrchové napětí.
2. Amoniak (NH₃): Atomy dusíku a vodíku v molekule amoniaku sdílejí elektrony nerovnoměrně, čímž vzniká polární kovalentní vazba. V důsledku toho má amoniak a dipólový moment s částečným záporným nábojem na atomu dusíku a částečným kladným nábojem na třech atomech vodíku.
3. Fluorovodík (HF): Fluorovodík je sloučenina, která obsahuje polární kovalentní vazbu mezi atomy vodíku a fluoru v důsledku rozdílu v elektronegativitě mezi nimi. To vede k jeho kyselým vlastnostem a také jeho použití v průmyslových procesech, jako je leptání skla.
4. Oxid uhličitý (CO₂): Ačkoli je oxid uhličitý často klasifikován jako nepolární, ve skutečnosti obsahuje dvě polární kovalentní vazby mezi atomem uhlíku a dvěma atomy kyslíku. Díky svému lineárnímu tvaru se však tyto dipóly navzájem ruší, což má za následek nepolaritu.
5. Struktura bílkovin: Polární kovalentní vazby hrají důležitou roli ve struktuře proteinů, protože pomáhají vytvářet vodíkové vazby, které stabilizují skládání proteinů, což vede k jejich specifickým tvarům a funkcím.
6. Nitrosylchlorid: Nitrosylchlorid je také příkladem polární kovalentní vazby, protože existuje významný rozdíl v elektronegativitě mezi dusíkem, kyslíkem a chlórem. Proto, Vazby N=O a N=Cl jsou výrazně polární a celková molekula NOCl vykazuje permanentní dipólový moment.

Nitrosylchlorid, polární kovalentní molekula

7. Kyselina dusičná: Kyselina dusičná je považována za polární kovalentní molekulu, protože kovalentní vazba mezi dusíkem a kyslíkem je polární kvůli rozdílu v elektronegativitě mezi nimi. Vzhledem k tomu, že je kyslík vyšší elektronegativní, přitahuje elektrony vazebného páru NO k sobě a z kyseliny dusičné se stává polární molekula.
8. Sirovodík: Sirovodík má strukturu tvaru V (úhlovou) se dvěma polárními vazbami, tj. SH vazby a vazebné elektrony těchto dvou SH vazeb jsou posunuty směrem k atomu síry. Proto H₂S má trvalý dipólový moment o 0.95 XNUMX D.

H2S, polární kovalentní molekula

9. Peroxid vodíku: Peroxid vodíku je také polární molekula se dvěma polárními OH vazbami. Tato polarita vzniká v důsledku rozdílu elektronegativity mezi atomy kyslíku a vodíku. Vazebné elektronové páry proto mezi nimi nemohou být rovnoměrně sdíleny a elektronové páry jsou posunuty směrem ke kyslíku.

H2O2, polární kovalentní molekula

10. Kyanovodík: Kyanovodík je příkladem polární kovalentní vazby, protože uhlík, kyslík a vodík se navzájem liší v elektronegativitě. Proto se trojná vazba přítomná v této molekule mezi uhlíkem a dusíkem stává polární a vazebné elektrony jsou taženy N kvůli její vyšší elektronegativitě.

HCN, polární kovalentní molekula

11. Kysličník uhelnatý: Oxid uhelnatý je také příkladem polární kovalentní vazby, protože rozdíl elektronegativity mezi kyslíkem a uhlíkem je relativně vysoký (3.44-2.55). Proto elektrony vazebných párů nemohou být rovnoměrně sdíleny mezi kyslíkem a uhlíkem a jsou posunuty směrem ke kyslíku kvůli vyšší elektronegativitě.
12. Oxid fosforečný: Oxid fosforečný je uveden jako příklad polární kovalentní vazby, protože existuje významný rozdíl v elektronegativitě mezi fosforem a kyslíkem. Proto jsou elektronové páry vazeb PO posunuty směrem ke kyslíku, protože je elektronegativnější než fosfor.
13. Tetrachlorid uhličitý: Tetrachlormethan je nepolární kovalentní molekula, ale všechny C-Cl jsou polární vazby. Ale kvůli orientaci čtyř vazeb C-Cl se vazebné momenty navzájem ruší a dipólový moment se stává nulovým. Vazby C-Cl vykazují polaritu, protože mezi C a Cl je rozdíl v elektronegativitě.
14. Oxid siřičitý: Oxid siřičitý je polární molekula a v ní přítomné vazby SO jsou výrazně polární. Tato polarita vzniká v důsledku rozdílu elektronegativity mezi sírou a kyslíkem. Proto jsou elektrony vazebného páru posunuty směrem ke kyslíku než k síře, protože kyslík je elektronegativnější než síra.
15. ethanol: Ethanol je polární molekula s polárními vazbami mezi CO a OH. Proto jsou elektronové páry ve vazbách CO a OH posunuty směrem k atomu kyslíku, protože je elektronegativnější než C a H (elektronegativita C, H a O je 2.55, 2.2 a 3.44 na Paulingově stupnici). .
16. Síranový iont: V síranovém iontu jsou přítomny dvě vazby S=O a dvě vazby SO. Všechny tyto čtyři vazby jsou polární, protože mezi sírou a kyslíkem je rozdíl v elektronegativitě. Vazebné elektronové páry proto nemohou být v těchto vazbách S=O nebo S=O rovnoměrně sdíleny. Jsou mírně posunuty směrem k atomům kyslíku.
17. Aceton: Aceton je také příkladem polární kovalentní vazby, protože existuje rozdíl v elektronegativitě mezi uhlíkem, vodíkem a kyslíkem. Vazba C=O je dostatečně polární, protože kyslík je elektronegativnější než uhlík. Proto jsou vazebné elektronové páry vazby C=O přitahovány směrem ke kyslíku.

Celkově je pochopení polárních kovalentních vazeb zásadní pro pochopení mnoha chemických procesů a jejich aplikace v různých oblastech, jako je biologie, chemie, fyzika a inženýrství.

Polární molekuly mají dipólový moment, který měří separaci dílčích kladných a záporných nábojů.

Vlastnosti polární kovalentní vazby

Vlastnosti polárních kovalentních vazeb jsou napsány níže-

• Vazby musí vznikat díky vzájemnému sdílení elektronových párů.
• Polární kovalentní vazby musí mít rozdíl v elektronegativitě.
• Atomy, které se podílejí na tvorbě polární kovalentní vazby, musí být různé.
• Není nutné, aby nepolární molekuly nemohly mít polární vazby.

Kdy vzniká polární kovalentní vazba?

Polární kovalentní vazba se tvoří v následujících případech:

1. Když rozdíl v elektronegativitě nastane mezi dvěma atomy.
2. Když jsou elektronové páry sdíleny mezi těmito atomy, nedochází k úplnému přenosu elektronových párů.

Jak určit polární kovalentní vazbu?

Polarita kovalentní vazby je určena rozdílem elektronegativit dvou atomů účastnících se tvorby vazby. Čím větší je rozdíl v elektronegativitě, tím větší je nerovnováha elektronových párů sdílených ve vazbě.

Jak jsou elektrony sdíleny v polární kovalentní vazbě?

Sdílení elektronů v polární kovalentní vazbě závisí na relativních elektronegativitách dvou atomů ve vazbě. Vazebné elektronové páry jsou posunuty směrem k elektronegativnějšímu atomu. Čím větší je posun elektronů, tím bude vazba polárnější.

Bod varu polární kovalentní vazby

Polární molekuly mají vždy vyšší teplotu varu i teplotu tání než nepolárních molekul, protože mají v sobě nebo v jiných molekulách silné přitažlivé síly.

Vodivost polární kovalentní vazby

Molekuly s polárními kovalentními vazbami vedou elektřinu. Vodivost vzniká v důsledku pohyblivosti iontů v roztoku.

Rozpustnost polární kovalentní vazby

Molekuly s polárními kovalentními vazbami se rozpouštějí v jakémkoli polárním rozpouštědle, např.

• voda
• Chloroform
• Amoniak
• Aceton
• DMF
• DMSO
• Acetonitril
• Ethanol

Polární kovalentní vazba silná nebo slabá

Polární kovalentní vazby jsou velmi silné vazby, protože vazby vznikají díky vzájemnému sdílení elektronových párů mezi atomy. Síla vazby závisí na relativním rozdílu elektronegativity mezi atomy.

Jsou polární kovalentní vazby hydrofobní?

Polární kovalentní vazby nejsou hydrofobní, spíše jsou hydrofilní. Polární vazby přitahují vodu jako polární rozpouštědla. Nepolární vazby jsou obecně hydrofobní povahy a jsou odpuzovány polárními rozpouštědly.

Příklady polárních kovalentních vazeb v reálném životě

Následující příklady polárních kovalentních vazeb jsou pozorovány v reálném životě

• voda
• Amoniak
• Ethanol
• Fluorovodík
• Oxid uhličitý
• Kyselina dusičná
• Chloroform

Příklady polární vs nepolární kovalentní vazby

Polární kovalentní vazba	Nepolární kovalentní vazby
voda	Benzen
Amoniak	Metan
Chlorid fosforečný	Kyslík
Ozonový plyn	Plynný vodík
Éter	diamant
Karboxylová kyselina	Acetylén
propanol	Grafit

Polární kovalentní vazba vs iontová vazba

Polární kovalentní vazba	Iontová vazba
Polární kovalentní vazba vzniká díky sdílení elektronových párů mezi dvěma atomy.	Iontová vazba vzniká v důsledku úplného přenosu elektronových párů z jednoho atomu na druhý.
Atomy tvořící vazbu musí být kombinací dvou nekovových atomů.	Jeden atom musí být kov mezi dvěma atomy zapojenými do tvorby iontové vazby.
Rozdíl oproti polární kovalentní vazbě je 0.5 až 1.7.	Pokud je rozdíl v elektronegativitě mezi těmito dvěma prvky větší než 1.7, pak je vazba iontová.

Polární kovalentní vazba versus vodíková vazba

Polární kovalentní vazba	Vodíková vazba
Polární kovalentní vazby jsou chemické vazby, které vznikají díky sdílení elektronů.	Vodíková vazba se vytváří mezi vysoce elektronegativním atomem a vodíkem z jiné molekuly připojené k jakémukoli elektronegativnímu prvku.
Polární kovalentní vazba může být pouze intramolekulární	Vodíkové vazby mohou být intramolekulární a intermolekulární
Síla polární kovalentní vazby je 100-1000 KJ/mol	Síla vodíkové vazby je 5-50 KJ/mol

Co jsou to polární molekuly?

Polární molekuly jsou molekuly, které mají an nerovnoměrné rozložení nábojecož má za následek, že jeden konec nese částečný záporný náboj a druhý konec nese částečný kladný náboj.

K tomu dochází, když dva atomy s různé elektronegativnosti sdílet elektrony za vzniku a kovalentní vazba. Elektronový pár tráví více času kolem atomu s vyšší elektronegativitou, což vede k nerovnoměrnému sdílení elektronů a vytváření částečně nabitých konců nebo pólů.

Příklady polárních molekul zahrnují vodu (H₂O) a amoniak (NH₃).

Jak se měří dipólové momenty?

• Dipólové momenty v molekulách se měří pomocí jednotky zvané Debye (D). 
• Hodnota dipólového momentu se určí sečtením vazebných momentů tři rozměry, které měří rozsah čisté separace náboje v molekule.
• Jako symetrická molekula CO₂ má nulový dipólový moment protože jeho vazebné momenty se všechny navzájem ruší.
• Asymetrická molekula jako voda (H₂O) má nenulový dipólový moment kvůli nerovnoměrnému sdílení elektronů mezi atomy vodíku a kyslíku.
• Polarita chemické vazby mezi dvěma atomy v polární kovalentní molekule určuje její dipólový moment. 
• Například, HCl má vyšší elektronegativitu než atomy H a Cl; proto nese částečné kladné a záporné náboje, které vedou k nenulovému dipólovému momentu.

Příklady polárních molekul

Existuje mnoho příkladů polárních molekul, které mají a pozitivní a negativní konec v důsledku nerovnoměrné sdílení elektronů mezi atomy. Mezi běžné příklady patří:

Molekula	Složení	Polarita	Jedinečné vlastnosti
voda	H2O	polární kovalentní vazby; dipólový moment	Vysoké povrchové napětí; schopnost rozpouštět mnoho látek
Amoniak	NH3	Mírně negativní konec blízko dusíku; mírně kladný konec poblíž vodíku	Působí jako báze a může tvořit vodíkové vazby
Oxid siřičitý	SO2	Dipólový moment v důsledku nerovnoměrného sdílení elektronů mezi sírou a kyslíkem	Pronikavý zápach, používá se jako konzervační prostředek a chladivo
Fluorovodík	HF	polární kovalentní vazba; rozdíl elektronegativity mezi fluorem a vodíkem	Silné kyseliny, používané v průmyslových procesech
Oxid uhličitý	CO2	Dvě polární vazby, které se navzájem ruší, což má za následek nulový čistý dipólový moment	Skleníkový plyn hraje klíčovou roli v klimatu Země

Pochopení těchto příkladů vám může pomoci identifikovat polární molekuly ve vašich studiích nebo experimentech, které mohou mít určité chemické vlastnosti založené na jejich polaritě.

Nepolární molekuly mají symetrický tvar, což znamená, že nemají žádné částečné náboje a elektrony jsou rovnoměrně sdíleny mezi atomy ve vazbě.

Co jsou nepolární molekuly?

Nepolární molekuly jsou molekuly bez separace náboje, což znamená, že elektrony jsou sdíleny rovným dílem mezi atomy. Tyto typy molekul se vyskytují, když dva nekovové atomy sdílejí elektrony rovnoměrně, což má za následek podobnou elektronegativitu.

Příklady nepolárních molekul zahrnují dvouatomové plyny jako plynný vodík (H₂), plynný dusík (N₂) a plynný kyslík (O₂). Oxid uhličitý (CO₂) je také příkladem nepolární molekuly, protože má dvě polární vazby, které se navzájem ruší díky svému lineárnímu tvaru.

Jak souvisí symetrie s nepolárními vazbami?

Symetrie je zásadním faktorem při určování, zda je molekula polární nebo nepolární. V symetrických molekulách všechny strany kolem centrálního atomu jsou identické a vázané na stejný prvek bez nerovnoměrného rozložení nábojů, což má za následek rovnoměrné rozložení náboje.

Na druhou stranu asymetrické molekuly mají nerovnoměrné rozložení náboje na jednom konci molekuly je záporně nabitý a druhý konec kladně nabitý.

Například, oxid uhličitý (CO₂) je lineární a symetrický protože má dva stejné atomy kyslíku vázané k jednomu atomu uhlíku dvojnými vazbami. V porovnání, voda (H₂O) je asymetrický protože má dva atomy vodíku vázané k atomu kyslíku jednoduchými kovalentními vazbami.

Příklady nepolárních molekul

Typické jsou nepolární molekuly symetrického tvaru a mít žádné částečné náboje nebo dipólové momenty. Některé příklady nepolárních molekul jsou:

Molekula	Symmety	Příroda
Oxid uhličitý (CO2)	Tato molekula se skládá ze dvou atomů kyslíku vázaných na centrální atom uhlíku s lineární geometrií, díky čemuž je symetrická.	Nepolární
Metan (CH4)	Metan je molekula uhlovodíku sestávající z jednoho atomu uhlíku a čtyř atomů vodíku uspořádaných tetraedricky kolem atomu uhlíku, což mu dává symetrii.	Nepolární
Plynný dusík (N2)	Tato molekula se skládá ze dvou atomů dusíku držených pohromadě trojitou kovalentní vazbou, bez polárních vazeb nebo osamocených párů.	Nepolární.
Ethylen (C2H4)	Ethylen obsahuje dvojnou vazbu mezi dvěma atomy uhlíku se zbývajícími vodíky nad a pod rovinou molekuly, což jí dává symetrii.	Nepolární
Benzen (C6H6)	Tato cyklická sloučenina má šest atomů uhlíku spojených střídajícími se jednoduchými a dvojnými vazbami se všemi atomy vodíku umístěnými mimo kruhovou strukturu, což má za následek symetrické uspořádání.	Nepolární

Je důležité poznamenat, že zatímco tyto molekuly mohou být celkově nepolární, mohou v nich obsahovat polární vazby kvůli rozdílům v elektronegativitě mezi určitými atomy. Výsledkem však je celková symetrie molekuly žádný čistý dipólový moment nebo částečné náboje na žádném konci.

Význam polárních a nepolárních dluhopisů

Polární a nepolární vazby jsou životně důležité v různých oblastech, včetně biologie a průmyslu. Pochopení jejich rozdílů je nezbytné pro pochopení fyzikálních a chemických vlastností molekul.

Biologický význam

Pochopení rozdílu mezi polárními a nepolárními vazbami je v oblasti biologie klíčové, protože mnoho biologických molekul má polární nebo nepolární vlastnosti, které ovlivňují jejich chování a interakce.

Například, molekuly vody jsou vysoce polární díky svému asymetrickému uspořádání atomů, které přitahuje jiné ionty a dipóly.

Kromě toho jsou molekuly lipidů typicky nepolární, protože se skládají hlavně z vazeb uhlík-vodík. Tyto hydrofobní vlastnosti umožňují lipidům tvořit buněčné membrány, které chrání vnitřek buněk z vnějšího prostředí a zároveň umožňuje určitým látkám, jako je kyslík a oxid uhličitý procházet difúzí.

Průmyslové aplikace

Polární a nepolární kovalentní vazby hrají klíčovou roli v mnoha průmyslových aplikacích. 

• Například polární molekuly jako voda se používá jako rozpouštědla pro několik chemických reakcí kvůli jejich schopnosti rozpouštět polární látky.
• Nepolární sloučeniny se běžně používají při výrobě maziv, paliv a plastů kvůli jejich odolnosti vůči vodě a dalším polárním rozpouštědlům. 
• Kromě toho, chemici mohou využít znalosti o polaritě k vytvoření materiálů se specifickými vlastnostmi manipulací s molekulární strukturou polymerů nebo povrchově aktivních látek.
• Například návrh molekuly s jak polární, tak nepolární oblasti mohou vést ke zlepšeným emulgátorům které stabilizují směsi oleje a vody v potravinářských výrobcích nebo kosmetice.

Jak zjistit, zda je molekula polární nebo nepolární?

Chcete-li určit, zda je molekula polární nebo nepolární, můžete použít rozdíl v hodnotách elektronegativity příslušných atomů a molekulární geometrii.

Použití hodnot elektronegativity k určení, zda je molekula polární nebo nepolární

Chcete-li určit, zda je kovalentní vazba polární nebo nepolární, můžete použít hodnoty elektronegativity. Zde je návod:

• Najděte hodnoty elektronegativity každého atomu ve vazbě.
• Vypočítejte rozdíl mezi hodnotami elektronegativity.
• Pokud je rozdíl menší než 0.4, je vazba nepolární kovalentní.
• Pokud je rozdíl větší než 0.4, ale menší než 1.7, je vazba polární kovalentní.
• Pokud je rozdíl větší než 1.7, je vazba iontová.

Mějte na paměti, že tato metoda funguje pouze pro dvouatomové molekuly. U složitějších molekul budete muset pro určení polarity vzít v úvahu jak hodnoty elektronegativity, tak molekulární geometrii.

Pomocí molekulární geometrie

Chcete-li určit, zda je molekula polární nebo nepolární, můžete také použít molekulární geometrie. Zde je návod:

1. Nakreslete Lewisova struktura molekuly, aby se určil její vazebný vzor.
2. Určete tvar molekuly na základě počtu elektronových párů kolem centrálního atomu pomocí VSEPR teorie.
3. Zvažte vazebné úhly a symetrii molekuly.
4. Padám vazebné dipóly vyruší kvůli symetrii, pak je molekula nepolární, i když má polární vazby.
5. Pokud dojde k nerovnoměrnému rozložení částečné poplatky v molekule díky nesymetrické geometrii, pak jde o polární molekulu.

Pamatujte, že polarita vazby i molekulární geometrie jsou důležité faktory při určování, zda je molekula polární nebo nepolární.

Účinky polárních kovalentních vazeb na chemické reakce

Polární kovalentní vazby mohou ovlivňovat chemické reakce podporou nebo inhibicí určitých interakcí mezi molekulami, což je činí rozhodujícími při určování výsledku reakce.

Chemická reaktivita

Polární kovalentní vazby mají významný vliv na chemickou reaktivitu molekul. Protože jeden atom v polární kovalentní vazbě má tendenci přitahovat elektrony k sobě silněji než ten druhývytváří na jednom konci částečný kladný náboj a na druhém částečně záporný náboj.

Tento nerovnoměrné rozložení nábojů činí polární molekuly reaktivnější vůči jiným molekulám které mají opačné náboje. Například voda je polární molekula se dvěma atomy vodíku připojenými k jednomu atomu kyslíku; to způsobí, že nese mírný záporný náboj blízko jeho kyslíkového konce a mírné kladné náboje blízko jeho vodíkových konců.

Účinky na rozpustnost

Polární kovalentní vazby mohou mít významný dopad na rozpustnost sloučeniny. 

• Sloučeniny s polární kovalentní vazby jsou typicky rozpustné ve vodě, zatímco ti s nepolárními kovalentními vazbami nejsou.
• To je proto, že molekuly vody mají částečně kladný a částečně záporný náboj kvůli jejich polární povaze, která jim umožňuje příznivě interagovat s jinými polárními molekulami.
• Jedním z příkladů je cukr, který má ve své struktuře mnoho polárních hydroxylových (OH) skupin a může se snadno rozpustit ve vodě. 
• V porovnání, olej obsahuje většinou nepolární vazby uhlík-vodík (CH) a špatně se mísí s vodou.

Srovnání S Jinými Typy Dluhopisů

Iontové vazby jsou výsledkem přenosu elektronů mezi atomy, zatímco kovové vazby zahrnují moře delokalizovaných elektronů sdílených mezi kovovými ionty; naproti tomu polární kovalentní vazby vznikají nerovnoměrným sdílením elektronů mezi atomy.

Iontové dluhopisy

Iontové vazby jsou typem chemické vazby, která se tvoří mezi dvěma opačně nabitými ionty. Na rozdíl od kovalentních vazeb, kde atomy sdílejí elektrony, iontové vazby vznikají, když jeden atom předá elektron jinému atomu. 

Výsledný kladně a záporně nabité ionty se elektrostaticky přitahují a vytvářejí silnou vazbu. 

Jedním z běžných příkladů iontové vazby je kuchyňská sůl (NaCl), který je tvořen přitažlivostí mezi kladně nabitými sodné ionty (Na+) a záporně nabité chloridové ionty (Cl^-).

Zatímco kovalentní vazby se tvoří, když existuje podobná elektronegativita mezi dvěma atomy, iontové vazby vznikají, když je velký rozdíl v elektronegativitě. Elektronegativita označuje, jak silně atom přitahuje elektrony k sobě.

Metalické dluhopisy

Kovové spojení je a unikátní typ chemické vazby který se vyskytuje mezi atomy kovů. Na rozdíl od kovalentních a iontových vazeb zahrnuje kovová vazba sdílení valenčních elektronů mezi velkým množstvím atomů kovu, čímž vzniká těsně uzavřená struktura.

Tato distribuce elektronů vede k výrazným vlastnostem pozorovaným u kovů, jako je např vysoká elektrická a tepelná vodivost, kujnost, a kujnost.

Tyto atributy jsou možné, protože elektrony mohou volně proudit kovovou mřížkou bez významného narušení.

Nejčastější dotazy

Co je to polární kovalentní vazba a jak se liší od nepolární kovalentní vazby?

K polární kovalentní vazbě dochází, když dva atomy s různou elektronegativitou sdílejí elektrony, což vede k nerovnoměrnému rozložení elektronových párů mezi nimi. K nepolárním kovalentním vazbám dochází, když je stejné sdílení elektronů mezi atomy s podobnou elektronegativitou.

Jak můžete určit, zda má molekula polární kovalentní vazbu?

Chcete-li zjistit, zda má molekula polární kovalentní vazbu, musíte nejprve prozkoumat rozdíl v hodnotách elektronegativity mezi atomy zapojenými do chemické vazby. Pokud je kolem molekuly nerovnoměrné rozložení elektronové hustoty, pak pravděpodobně obsahuje jednu nebo více polárních kovalentních vazeb.

Jaké jsou příklady molekul, které mají polární kovalentní vazby?

Příklady molekul, které obsahují alespoň jednu polární kovalentní vazbu, zahrnují vodu (H2O), amoniak (NH3), plynný chlorovodík (HCl) a oxid uhličitý (CO2).

Jakou roli hrají polární kovalentní vazby v biologických systémech?

Polární kovalentní vazby hrají důležitou roli v mnoha biologických procesech, jako je skládání proteinů, aktivita enzymů a replikace nebo transkripce DNA. Molekuly vody, které obklopují biomolekuly, jsou spojeny vodíkovými můstky, které se při vytváření těchto intermolekulárních přitažlivostí spoléhají na polaritu svých základních molekul. Mnoho léků se navíc spoléhá na svou schopnost vytvářet specifické interakce prostřednictvím své vlastní sady funkčních skupin s určitými proteiny nebo receptory nacházejícími se v živých organismech – často zprostředkované přítomností různých polárních a nepolárních chemických „hotspotů“ v celé struktuře každé sloučeniny, které umožňují cílenou vazebnou aktivitu vůči specifickým místům podél těchto povrchů biomolekul v závislosti na tom, jaký typ (typy) může být přítomen v kterémkoli daném okamžiku během interakčních událostí mezi těmito dvěma typy entit!

Jak se liší polární kovalentní vazba od nepolární kovalentní vazby?

Polární kovalentní vazba zahrnuje nerovnoměrné sdílení elektronů mezi atomy, což vede k oddělení nábojů. Naproti tomu k nepolární kovalentní vazbě dochází, když jsou elektrony rovnoměrně sdíleny mezi atomy, což vede k žádné významné separaci náboje.

Můžete uvést příklad polární kovalentní vazby?

Jedním příkladem polární kovalentní vazby je vazba kyslík-vodík ve vodě (H2O). Atom kyslíku, který je elektronegativnější než vodík, přitahuje elektrony silněji a vytváří částečný záporný náboj (δ-) na kyslíku a částečný kladný náboj (δ+) na vodíku.

Jak se určuje polarita v kovalentní vazbě?

Polarita v kovalentní vazbě závisí na rozdílu v elektronegativitě mezi dvěma zapojenými atomy. Pokud je rozdíl elektronegativity mezi 0.4 a 1.7, vazba je obecně klasifikována jako polární.

Co jsou hodnoty elektronegativity a jak ovlivňují polaritu?

Hodnoty elektronegativity udávají relativní schopnost atomu přitahovat sdílené elektrony v chemické vazbě. Když je rozdíl elektronegativity mezi dvěma atomy významný (0.4-1.7), elektronegativní atom přitahuje elektrony silněji, což má za následek polární kovalentní vazbu.

Jak se chovají elektrony v polární kovalentní vazbě?

V polární kovalentní vazbě jsou elektrony mezi atomy sdíleny nerovnoměrně. Více elektronegativní atom přitahuje elektrony více, což způsobuje, že tráví více času blíže k tomuto atomu a vytvářejí částečný negativní náboj. Méně elektronegativní atom zažívá částečný kladný náboj.

Můžete uvést příklady prvků, které běžně tvoří polární kovalentní vazby?

Nekovy, jako je kyslík, dusík a chlór, často tvoří polární kovalentní vazby kvůli jejich relativně vysokým hodnotám elektronegativity.

 Jak se pojem elektronegativity zvyšuje zleva doprava v periodické tabulce?

Elektronegativita se v periodické tabulce obecně zvyšuje zleva doprava. To znamená, že když se pohybujete zleva doprava, atomy mají tendenci přitahovat sdílené elektrony silněji, čímž se zvyšuje pravděpodobnost vytvoření polárních kovalentních vazeb.

Jsou všechny molekuly s polárními vazbami považovány celkově za polární?

Ne nutně. Celková polarita molekuly závisí na molekulární geometrii a čistém vektorovém součtu polárních vazeb. V některých případech se polarita jednotlivých vazeb může vyrušit a výsledkem je nepolární molekula.

Co se stane, když má atom mírně kladný nebo záporný náboj v polární kovalentní vazbě?

V polární kovalentní vazbě atom s větší elektronegativitou přitahuje elektrony silněji a získává částečný záporný náboj (δ-). V důsledku toho má druhý atom ve vazbě částečný kladný náboj (δ+).

Jak lze použít rozdíl v elektronegativitě mezi dvěma atomy k určení polarity vazby?

Rozdíl v elektronegativitě mezi dvěma atomy lze použít k určení polarity vazby. Pokud rozdíl elektronegativity spadá do rozsahu 0.4 až 1.7, vazba je obecně klasifikována jako polární.

Proč je důležité pamatovat si rozdíl v elektronegativitě polární kovalentní vazby?

Rozdíl elektronegativity poskytuje kvantitativní míru polarity vazby. Pomáhá určit stupeň oddělení náboje a rozsah, ve kterém jsou elektrony sdíleny nerovnoměrně v polární kovalentní vazbě.

Proč investovat do čističky vzduchu?

Závěrem lze říci, že polární kovalentní vazby hrají zásadní roli v pochopení chování molekul. Když dva atomy sdílejí elektrony nerovnoměrně, vytvoří se polární vazba, která má za následek částečné kladné a záporné náboje na atomech. Voda a fluorovodík jsou příklady molekul s polárními kovalentními vazbami, zatímco metan je příkladem nepolární molekuly. Rozdíl elektronegativity mezi dvěma atomy může určit, zda je vazba polární nebo nepolární. Pochopení těchto pojmů má biologický i průmyslový význam a pomáhá nám navrhovat nové léky a materiály pro různé aplikace. Použitím různých metod klasifikace molekulární polarity, jako jsou hodnoty elektronegativity nebo molekulární geometrie, můžeme snadno rozlišit mezi polárními a nepolárními molekulami.