Unterschied zwischen polaren und unpolaren Molekülen

Hauptunterschied - polare gegen unpolare Moleküle

Atome verschiedener oder gleicher Elemente bilden Moleküle. Die Bindung, die durch das Teilen eines Elektronenpaares zwischen zwei Atomen entsteht, wird als "kovalente Bindung" bezeichnet. Verschiedene Atome zeigen eine unterschiedliche Anziehungskraft auf Elektronen. Ihre Fähigkeit, Elektronen auf sich zu ziehen, nennt man Elektronegativität. Atome wie F, Cl, O zeigen eine größere Elektronegativität im Vergleich zu Atomen wie C, P, S. Wenn zwei Atome mit 0,4< electronegativity difference are bonded, polar molecules are formed. If the electronegativity difference between the atoms is <0.4 the molecule becomes non-polar. The Hauptunterschied zwischen polaren und unpolaren Molekülen ist das Netto-Dipolmoment. Das Nettodipolmoment wird an den Atomen von polaren Molekülen gebildet, nicht aber an unpolaren Molekülen.

Dieser Artikel erklärt,

1. Was sind polare Moleküle?
      - Definition, Formation, Eigenschaften, Beispiele

2. Was sind unpolare Moleküle?
      - Definition, Formation, Eigenschaften, Beispiele

3. Was ist der Unterschied zwischen polaren und unpolaren Molekülen?

Was sind polare Moleküle?

Polare Moleküle entstehen entweder als Folge elektronegativer Atome oder aufgrund asymmetrischer Anordnung unpolarer Bindungen und freier Elektronenpaare im gleichen Molekül. Die folgenden Beispiele erläutern die beiden Phänomene ausführlicher.

Wassermolekül:

Die Elektronegativitäten von H und O betragen 2.20 bzw. 3.44. Die Differenz der Werte beträgt 1,24 und sie erfüllt die Hauptkriterien für die Bildung einer polaren Bindung. Elektronen werden stärker zum O-Atom hingezogen, das eine vergleichsweise größere Elektronegativität hat. Daraus ergibt sich ein Nettodipol am Molekül. O wird als leicht negativ (δ-) bezeichnet, während H-Atome leicht positiv sind (δ +).

Bei der Bestimmung der Polarität eines Moleküls spielt auch die Form des Moleküls eine große Rolle. Verstehen wir dieses Szenario besser, indem wir das Kohlendioxidmolekül betrachten. 

C ist ein weniger elektronegatives Atom als O (2,55 und 3,44) und erfüllt die Anforderung einer Elektronegativitätsdifferenz von 0,4. Aufgrund der Form des Moleküls sind die Dipolmomente an beiden C-O-Bindungen jedoch in entgegengesetzte Richtungen und heben sich auf. Daher ist das Nettodipolmoment null.

Polare Moleküle werden, wenn sie zusammen sind, durch die entgegengesetzten Ladungen an ihren Atomen angezogen. Diese Kräfte sind stärker als Kräfte zwischen unpolaren Molekülen, aber weniger stark als Ionenkräfte.

Positiv geladene H-Atome bilden Wasserstoffbrücken mit negativ geladenen O-Atomen. Wenn H-Atome an der Bildung solcher Anziehungen beteiligt sind, werden sie als Wasserstoffbrückenbindungen bezeichnet. Intermolekulare Kräfte, die ohne Beteiligung von Wasserstoffatomen gebildet werden, werden Dipol-Dipol-Kräfte genannt. Polare Moleküle lösen sich nur in polaren Lösungsmitteln auf, da sie mit unpolaren Lösungsmitteln keine Anziehungspunkte bilden können.

Polare Verbindungen zeigen höhere Schmelzpunkte und Siedepunkte im Vergleich zu unpolaren Verbindungen mit ähnlichen Molekularmassen. Es sollte Energie zugeführt werden, um intermolekulare Bindungen aufzubrechen. Daher sind Schmelzpunkte und Siedepunkte hoch. Dies führt zu einem niedrigen Dampfdruck und die Verdampfungsrate ist niedriger als die von nichtpolaren Molekülen. Polare Moleküle zeigen außerdem eine höhere Oberflächenspannung.

Was sind unpolare Moleküle?

Anders als bei einem polaren Molekül gibt es an nichtpolaren Molekülen keine negative oder positive Ladung. Dies liegt daran, dass die beiden Atome ähnliche Elektronen zu den Elektronen haben, die sie gemeinsam haben. Der Elektronegativitätsunterschied zwischen den beiden Atomen beträgt <0.4. Therefore, the electron pair is evenly distributed between the atoms. Mostly diatomic gases of the same element are nonpolar molecules. Ex: - O₂, N₂, Cl₂ etc. Kohlenwasserstoffmoleküle wie Methan, Pentan und Hexan sind unpolare Moleküle.

Es sei darauf hingewiesen, dass unpolare Moleküle London-Dispersionskräfte aufweisen können, die durch asymmetrische Verteilung von Elektronen induziert werden. Dies ist eine spontane und temporäre Kraft und die schwächste aller intermolekularen Kräfte. Diese Londoner Streitkräfte reichen aus, um unpolare Moleküle in unpolaren Lösungsmitteln aufzulösen. Da diese Kräfte jedoch schwächer sind als polare Dipolkräfte, verwechseln sich unpolare Moleküle in polaren Lösungsmitteln nicht. Stattdessen wird ein heterogenes System gebildet. Der Auflösungsprozess wird in diesem Fall nicht energetisch begünstigt.

Im Vergleich zu polaren Molekülen der gleichen Molekülmasse haben unpolare Moleküle niedrigere Schmelz- und Siedepunkte, da keine starken intermolekularen Kräfte auftreten. Da die Moleküle leicht verdampft werden können, zeigen die unpolaren Verbindungen außerdem hohe Dampfdrücke. Daher bilden die meisten unpolaren Moleküle flüchtige Verbindungen.

ZB: Pentan, Hexan

Unterschied zwischen polaren und unpolaren Molekülen

Nettodipol

Polare Moleküle: Netto-Dipol ist aufgrund von Elektronegativitätsunterschieden der beteiligten Atome oder einer asymmetrischen Anordnung des Moleküls vorhanden.

Unpolare Moleküle: Nettodipol ist nicht vorhanden, da Atome mit ähnlicher Elektronegativität beteiligt sind oder aufgrund der symmetrischen Anordnung.

Elektronegativitätsunterschied 

Polare Moleküle: Elektronegativitätsunterschied zwischen Atomen ist <0.4.

Unpolare Moleküle: Die Elektronegativitätsdifferenz zwischen Atomen beträgt> 0,4.

Molekulare Kräfte

Polare Moleküle: Molekulare Kräfte sind ziemlich stark und bilden H-Bindungen oder Dipol-Dipol-Bindungen. 

Unpolare Moleküle: Molekülkräfte sind die schwächsten verfügbaren; bildet in London zerstreute Kräfte.

Physikalische Eigenschaften

Polare Moleküle: Polare Moleküle haben einen hohen Siedepunkt, Schmelzpunkt, niedrigen Dampfdruck und eine hohe Oberflächenspannung.

Unpolare Moleküle: Unpolare Moleküle haben einen niedrigen Siedepunkt, einen niedrigen Schmelzpunkt, einen hohen Dampfdruck und eine niedrige Oberflächenspannung.

Beispiele

Polare Moleküle: Beispiele sind Wasser, HF und CHF_3.

Unpolare Moleküle: Beispiele umfassen Pentan, Hexan und Kohlendioxid.

Referenz:

"Molekül - Bildung". Atome, Moleküle, Substanzen und Arten - JRank Artikel. N.p., n. D. Netz. 02 Feb. 2017. “Lösungen zur Wasseraufbereitung” LENNTECH. N.p., n. D. Netz. 02 Feb. 2017. "Polar gegen nichtpolare Moleküle: Was Sie wissen müssen." Udemy-Blog. N.p., n. D. Netz. 02 Feb. 2017. „Was sind die Eigenschaften unpolarer Moleküle? | Sokratisch." Socratic.org. N.p., n. D. Netz. 02 Feb. 2017. "London Dispersion Forces." London Dispersion Forces. N.p., n. D. Netz. 02 Feb. 2017. "Nicht-Polar löst Nicht-Polar auf?" Chemische Foren. N.p., n. D. Netz. 02. Februar 2017.   Bildhöflichkeit: "Abbildung 02 01 11" von CNX OpenStax (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia