Molekulová polarita

Od elektronegativity k väzbovému dipólu

Rozdiel elektronegativity posúva elektrónovú hustotu k elektronegatívnejšiemu atómu. Vznikajú parciálne náboje δ+ a δ− a väzbový dipól. Nejde o úplný prenos elektrónu ako v ideálnom iónovom modeli.

Veľkosť dipólu závisí od oddelenia náboja aj vzdialenosti medzi jeho stredmi. Smer väzbového dipólu ešte sám neurčuje polaritu celej molekuly.

Geometria prevádza väzby na vektorový súčet

Dipólový moment molekuly je vektorovým súčtom väzbových a elektrónových príspevkov. V lineárnom CO₂ sú dva ekvivalentné C=O dipóly opačné a zrušia sa. V ohnutom H₂O neležia na jednej priamke, preto zostáva výsledný moment.

Rovnaké rušenie nastáva v symetrických BF₃, CH₄, PF₅ a SF₆. Symetria je teda rovnako dôležitá ako polarita jednotlivej väzby.

Voľné páry často porušia symetriu

Voľné elektrónové páry menia geometriu elektrónových domén a často odstránia podmienky pre rušenie dipólov. NH₃ je trigonálne pyramídová a SO₂ je zalomená molekula, takže obe majú nenulový dipól.

Neplatí však pravidlo „voľný pár = polárna molekula“. XeF₄ má dva voľné páry, ale štvorcovo planárna geometria umožní štyrom Xe–F dipólom zrušiť sa po dvojiciach.

Polarita väzby a moment molekuly sú dve otázky

Väzba môže byť silne polárna v molekule s nulovým celkovým momentom. Naopak niekoľko slabších dipólov môže dať merateľný moment, ak geometria podporuje ich sčítanie.

Spoľahlivý postup je najprv nakresliť správnu štruktúru, určiť geometriu, vyznačiť smery väzbových dipólov a až potom vykonať kvalitatívny vektorový súčet.

Medzimolekulové dôsledky

Polárne molekuly môžu interagovať dipól–dipólovými silami. Ak je vodík viazaný na N, O alebo F, môže vznikať silné smerové vodíkové viazanie. To ovplyvňuje rozpustnosť, bod varu aj štruktúru kvapalných a pevných fáz.

Vyššia polarita však automaticky neznamená vyšší bod varu. Pri veľkých molekulách môžu byť silné disperzné sily a dôležitý je aj tvar a možnosť vytvárať sieť interakcií.

Dipólový moment je merateľná veličina

Dipólové momenty sa často uvádzajú v debye (D). Meranie testuje skutočné rozloženie náboja; jednoduché šípky polarity sú kvalitatívny model, nie úplný kvantový výpočet.

Nulový dipólový moment neznamená nulovú polarizovateľnosť ani absenciu interakcií. Znamená iba, že prvý moment celkového rozloženia náboja sa v danej geometrii zruší.

Vyriešené príklady

1. CO₂ a H₂O

2. BF₃

3. XeF₄