En química , la polaridad es cómo se distribuyen las cargas eléctricas negativas y positivas en una molécula o enlace químico . La polaridad se debe a la diferencia de electronegatividad entre los átomos que la componen, a las diferencias de carga que induce y a su distribución en el espacio. La molécula o el enlace se considera así como un dipolo electrostático : cuanto más se distribuyen asimétricamente las cargas, más polar es, y viceversa. Si las cargas se distribuyen de forma completamente simétrica, será no polar, es decir, no tendrá polaridad eléctrica y, por tanto, no será un dipolo electrostático.
La polaridad y sus consecuencias ( fuerzas de van der Waals , enlaces de hidrógeno ) afectan a una serie de características físicas ( tensión superficial , punto de fusión , punto de ebullición , solubilidad ) o químicas (reactividad).
En un enlace, es posible que el doblete de electrones no se comparta por igual entre los dos átomos: uno de los dos átomos puede tener una fuerza de atracción mayor en la nube de electrones que el otro. Se llama electronegatividad a esta capacidad de los átomos para atraer la nube de electrones. Este reparto desigual de la carga electrónica transforma el par atómico en un dipolo. Todo sucede entonces como si hubiera una transferencia electrónica parcial del átomo menos electronegativo al átomo más electronegativo. Esta transferencia ficticia es introducida por cargas parciales : al átomo más electronegativo que atraiga el doblete electrónico a sí mismo, se le atribuirá una carga parcial negativa, denotada -δ e o δ-, al otro una carga parcial positiva, denotada + δ e o δ + (esta notación fue introducida en 1926 por Christopher e Hilda Ingold ). El enlace covalente adquiere entonces un carácter iónico parcial.
Dependiendo de la diferencia de electronegatividad entre átomos, el enlace interatómico varía entre dos extremos:
Una molécula es un conjunto químico formado por uno o más enlaces covalentes resultantes de la combinación de orbitales atómicos de los átomos que la componen. En esta molécula, dependiendo de la naturaleza y por tanto de la electronegatividad de los átomos que la componen, pueden aparecer cargas parciales. La distribución de estas cargas en el espacio le da a la molécula su carácter polar o no:
La polaridad de una molécula influye en sus propiedades físicas o químicas. Los compuestos apolares generalmente se disuelven pobremente en solventes polares (en particular los hidrocarburos, que son apolares, generalmente no se disuelven en agua, que es un solvente polar), a diferencia de los compuestos polares. En moléculas comparables, con masas molares similares, las moléculas polares generalmente tienen un punto de ebullición más alto debido a las interacciones dipolo-dipolo entre moléculas. El caso más común de este tipo de interacción es el enlace de hidrógeno , especialmente presente en el agua.
Moléculas polaresMuchas moléculas muy comunes son polares, como la sacarosa , una forma común de azúcar . Los azúcares en general tienen muchos enlaces oxígeno-hidrógeno (grupo hidroxilo -OH) y generalmente son muy polares. El agua es otro ejemplo de molécula polar, que permite que las moléculas polares sean generalmente solubles en agua. Dos sustancias polares son muy solubles entre sí y entre dos moléculas apolares gracias a las interacciones de Van der Waals.
Otros ejemplos:
Fluoruro de hidrógeno , el flúor se muestra en amarillo.
Fluoruro de hidrógeno: el área roja representa la región parcialmente cargada negativamente
Amoníaco : el doblete no vinculante se muestra en amarillo, los átomos de hidrógeno en blanco
Amoníaco: el área roja representa la región parcialmente cargada negativamente
Ozono
Una molécula puede ser no polar por dos razones: o sus enlaces son pequeños o no polares, lo que da como resultado una distribución simétrica de electrones en toda la molécula, o porque las cargas creadas por enlaces polares se distribuyen simétricamente, haciendo coincidir los baricentros. Positivo y negativo cargos.
Ejemplos de compuestos apolares comunes son los hidrocarburos y las grasas. La mayoría de estas moléculas también son insolubles a temperatura ambiente en agua ( hidrofobicidad ), un disolvente polar. Sin embargo, muchos disolventes orgánicos pueden disolverse en compuestos polares. Ejemplos:
Dioxígeno