10.4
In un legame covalente come quello dell'acido fluoridrico, gli elettroni vengono trascinati verso l'atomo più elettronegativo, indicato da una carica parziale. Tali legami sono chiamati legami polari. La separazione di carica crea un vettore detto momento di dipolo di legame, indicato dalla lettera greca mu.
Il suo valore è il prodotto dell'entità delle cariche parziali e della distanza tra esse. Il vettore punta dall'atomo meno al più elettronegativo, e indica il momento di dipolo di legame. La sua lunghezza è proporzionale all'entità della differenza di elettronegatività fra i due atomi.
La maggior parte delle molecole biatomiche contenenti atomi di elementi diversi hanno momenti di dipolo e quindi sono molecole polari. Le mappe del potenziale elettrostatico indicano le regioni di densità elettronica alta e bassa nel composto rispettivamente con i colori rosso e blu. I colori intermedi raffigurano una densità elettronica moderata.
Nei composti poliatomici, il momento di dipolo netto è determinato dai singoli momenti di dipolo di legame e dalla geometria del composto. Considerate una molecola d'acqua con due legami polari. Ha una forma curva ed è una molecola polare.
Al contrario, una molecola di anidride carbonica è lineare. I due legami carbonio-ossigeno sono polari ma sono orientati in direzioni opposte, annullando il momento di dipolo dell'altro e rendendo la molecola complessivamente non polare. Anche le molecole di solfuro di carbonile sono lineari.
Tuttavia, i momenti di dipolo dei legami carbonio-ossigeno e carbonio-zolfo non si annullano a vicenda, e la molecola ha un momento di dipolo netto. Il trifluoruro di boro è un composto planare trigonale. I momenti di dipolo dei legami boro-fluoro si annullano a vicenda per via della simmetria molecolare e il composto è non polare.
Tuttavia, i momenti di dipolo dei tre legami polari nelle molecole trigonali piramidali di tricloruro di fosforo non si annullano a vicenda, rendendolo un composto polare. Il tetrafluorometano è una molecola tetraedrica non polare poiché i momenti di dipolo dei quattro legami polari identici si annullano a vicenda. Il fluorometano è anch'esso una molecola tetraedrica.
Tuttavia, possiede un momento di dipolo netto poiché il legame C-F ha un momento di dipolo ampio rispetto ai legami C-H, e i momenti di dipolo del legame non si annullano a vicenda. In un campo elettrico, le molecole polari allineano l'estremità positiva verso la negativa e l'estremità negativa verso la positiva. Al contrario, le molecole non polari rimangono inalterate da un campo elettrico.
Generalmente, i solventi polari dissolvono i soluti polari e i solventi non polari dissolvono i soluti non polari perché tipi simili di molecole tendono ad avere interazioni più favorevoli. L'acqua è polare e dissolve facilmente i composti polari come il saccarosio, comunemente noto come zucchero da tavola. L'olio non è polare e rimane immiscibile in acqua.
Momento dipolare di una molecola
I legami covalenti polari collegano due atomi con elettronegatività diversa, lasciando un atomo con una carica parzia…
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