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Es ist nützlich zu wissen, ob eine Chemikalie polar oder unpolar ist, da diese Eigenschaft die Art der Verbindung erheblich beeinflussen kann. Eine stark polare Substanz, beispielsweise Wasser, hat einzigartige Eigenschaften, einschließlich einer hohen Oberflächenspannung. Polare und unpolare Verbindungen neigen auch nicht dazu, sich zu vermischen, wie dies bei Öl und Wasser der Fall ist. Die Polarität beruht auf dem Unterschied in der Anziehung von Elektronen zwischen benachbarten Atomen in den Molekülen einer Verbindung.
Molekulare Bindung
Atome binden sich, indem sie Elektronen teilen. Jedes von zwei Atomen gibt eines seiner Elektronen ab, und das resultierende Elektronenpaar umkreist die beiden Atome und bildet eine Bindung. Wenn sich die Elektronen mehr oder weniger gleichmäßig zwischen den beiden Atomen teilen, spricht man von einer kovalenten Bindung. Wenn eines der beiden Atome eine größere Anziehungskraft für Elektronen hat als das andere, kann dieses Atom beide Elektronen zu sich ziehen, wodurch eine generell negative Ladung entsteht und das andere Atom positiv bleibt. Dies wird als Ionenbindung bezeichnet.
Elektronegativität
Die Fähigkeit eines Atoms, Bindungselektronen an sich zu ziehen, wird als Elektronegativität bezeichnet. Jedes Element hat einen Grad an Elektronegativität, der je nach Zusammensetzung seiner Atome variiert. Die Elektronegativität nimmt zu, indem sie entlang einer periodischen Tabellenlinie von links nach rechts geht, da die Elemente in ihrem inneren Kern mehr positive Protonen gewinnen. Sie nimmt in der Tabelle von oben nach unten ab, wenn sich die äußeren Umlaufbahnen der Elektronen um die Atome vom Kern weg bewegen.
Grad der Polarität
Wenn zwei Atome binden, wird das Ausmaß, zu dem ein Atom zwei Bindungselektronen annimmt, durch den Unterschied der Elektronegativität zwischen ihnen bestimmt. Wenn der Unterschied signifikant ist, hat ein Atom eine größere Anzahl von Elektronen. Dies kann zu Bindungen führen, die zum Teil rein kovalent und rein ionisch sind. Solche Verbindungen weisen eine Polarität auf, was bedeutet, dass ein Atom eine teilweise negative Ladung und eine teilweise positive Ladung annimmt.
Polar und Polar
Chemiker messen den Polarisationsgrad einer Bindung in Prozent des ionischen Charakters, und Sie können diesen Wert anhand der Differenz zwischen der Elektronegativität zweier Atome bestimmen. Zum Beispiel enthält Wasser die O-H-Bindung zwischen Sauerstoff und Wasserstoff. Die Elektronegativität von O ist 3,5 und H ist 2,1, sie unterscheiden sich also um 1,4. Ein Graph mit ionischem Charakter wird feststellen, dass diese Bindung zu 39% ionisch ist, so dass eine Verbindung, die O-H enthält, sehr polar sein wird. Der ionische Charakter einer Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindung beträgt nur 4%, sodass eine Verbindung, die nur C-H enthält, unpolar wäre (siehe Referenzen 1 und 2).