Είναι το NH3 πολικό ή μη πολικό;

Αμμωνία , χημικός τύποςNH3, είναι ένα άχρωμο αέριο που χρησιμοποιείται συχνά στην παραγωγή λιπασμάτων, ως καθαριστικό χημικό και στη δημιουργία αζωτούχων ενώσεων. Ίσως αναρωτιέστε, είναι η αμμωνία πολική μόριο ή μη πολικό μόριο? Η απάντηση είναι ότι η αμμωνία είναι ένα πολικό μόριο, με την πολικότητα της να επηρεάζεται από το ασύμμετρο σχήμα της και την παρουσία των ατόμων αζώτου και υδρογόνου μέσα της. Τα άτομα αζώτου μέσα σε ένα μόριο αμμωνίας έχουν μεγαλύτερη ηλεκτραρνητικότητα από τα άτομα υδρογόνου, γεγονός που το καθιστά πολικό μόριο.

Αν και αυτή είναι η σύντομη απάντηση σχετικά με την πολικότητα της αμμωνίας, για να κατανοήσουμε καλύτερα πώς αποφασίζεται η πολικότητα ενός μορίου, είναι απαραίτητο να συζητήσουμε πώς η ηλεκτραρνητικότητα, το σχήμα του μορίου και οι τύποι ατόμων μέσα στο μόριο επηρεάζουν την πολικότητα. ενός μορίου.

Ορισμός της πολικότητας:Σε τι αναφέρεται η πολικότητα ενός μορίου;

Στην καθημερινή συνομιλία, είναι πολύ πιθανό να ακούσετε τη λέξη πολικότητα να εφαρμόζεται στον βόρειο και νότιο πόλο της Γης. Αυτοί οι νότιοι και βόρειοι πόλοι βρίσκονται σε αντίθετα σημεία στην επιφάνεια της Γης, ο ένας απέναντι από τον άλλο. Με παρόμοιο τρόπο, αν έχετε εξετάσει μια μπαταρία, πιθανότατα έχετε παρατηρήσει ότι έχουν δύο άκρα:ένα θετικό και ένα αρνητικό. Στο παράδειγμα των μπαταριών, το ένα άκρο έχει αρνητικό φορτίο και το άλλο θετικό. Τα άτομα μπορούν επίσης να έχουν πολικότητα, όπως και οι δεσμοί που υπάρχουν μεταξύ των ατόμων, οι δεσμοί που δημιουργούν ένα μόριο. Ένα μόριο θεωρείται πολικό όταν τα συστατικά του μορίου είναι διατεταγμένα με τέτοιο τρόπο ώστε το ένα άκρο του μορίου να έχει καθαρό θετικό φορτίο ενώ ένα καθαρό αρνητικό φορτίο βρίσκεται στο άλλο άκρο του μορίου.

Όταν ένα άτομο που έχει ασθενές επίπεδο ηλεκτραρνητικότητας συνδέεται με ένα άτομο που έχει υψηλότερο επίπεδο ηλεκτραρνητικότητας, δημιουργείται ένα πολικό μόριο. Ένα μόριο με ηλεκτρικούς πόλους προκύπτει από τη σύντηξη αυτών των δύο ατόμων, με μια περιοχή να έχει χαμηλότερη ηλεκτραρνητικότητα και μια περιοχή με υψηλότερη ηλεκτραρνητικότητα. Το νερό είναι ένα από τα πιο αξιοσημείωτα παραδείγματα πολικού μορίου στη γη και η πολική φύση του νερού σημαίνει ότι μπορεί να συνδεθεί με πολλά άλλα μόρια. Αυτό το χαρακτηριστικό του δίνει τη δυνατότητα να χρησιμεύσει ως βάση για τη ζωή στον πλανήτη.

Τα μη πολικά μόρια δεν έχουν ηλεκτρικούς πόλους, σε αντίθεση με τα πολικά μόρια. Τα μη πολικά μόρια έχουν επίσης ηλεκτρόνια που έχουν πιο ομοιόμορφη κατανομή, ηλεκτρόνια κατανεμημένα πιο ισότιμα. Λόγω της ομοιόμορφης κατανομής των ηλεκτρονίων, τα μόρια που είναι μη πολικά δεν έχουν αξιοσημείωτο φορτίο στα δύο άκρα του μορίου. Τα μη πολικά μόρια περιλαμβάνουν τους περισσότερους υδρογονάνθρακες.

Στην ουσία, ένα μη πολικό μόριο είναι όπου το μόριο στερείται ένα σημαντικό καθαρό θετικό φορτίο στο ένα άκρο και ένα αρνητικό φορτίο στο άλλο άκρο. Τα φορτία των ατόμων ακυρώνονται στην περίπτωση των μη πολικών μορίων. Αντίθετα, τα πολικά μόρια έχουν δίπολα που έχουν καθαρό θετικό φορτίο και καθαρό αρνητικό φορτίο, φορτία που δεν αλληλοεξουδετερώνονται.

Παραδείγματα πολικών μορίων

Οι δεσμοί που βρίσκονται μεταξύ των ατόμων υδρογόνου και οξυγόνου σε ένα μόριο νερού κατανέμονται με τέτοιο τρόπο ώστε να υπάρχει ίσος χώρος και στις δύο πλευρές των δεσμών υδρογόνου-οξυγόνου. Λόγω του γεγονότος ότι οι δεσμοί στο νερό βρίσκονται σε ίση απόσταση, το μισό του μορίου έχει καθαρό θετικό φορτίο ενώ το μισό του μορίου έχει καθαρό αρνητικό φορτίο.

Ένα άλλο παράδειγμα πολικού μορίου είναι η αιθανόλη, η οποία είναι πολική λόγω του γεγονότος ότι τα άτομα οξυγόνου που βρίσκονται μέσα στην αιθανόλη έχουν υψηλότερο επίπεδο ηλεκτραρνητικότητας από τα άτομα που την περιβάλλουν. Η αιθανόλη έχει άτομα οξυγόνου σε αυτήν και αυτά τα άτομα οξυγόνου έχουν μεγαλύτερο δυναμικό ηλεκτραρνητικότητας, που σημαίνει ότι προσελκύουν περισσότερα ηλεκτρόνια από τα άτομα υδρογόνου στο μόριο. Ενώ η αιθανόλη δεν έχει πολύ υψηλό αρνητικό φορτίο, η αφθονία των ηλεκτρονίων σημαίνει ότι οι δεσμοί -OH έχουν αρνητικό φορτίο συνολικά. Πέρα από την αιθανόλη και το νερό, άλλα πολικά μόρια είναι το υδρόθειο και το διοξείδιο του θείου.

Η αναζήτηση της παρουσίας πολικών δεσμών σε ένα μόριο δεν είναι ένας σίγουρος τρόπος για να προσδιοριστεί εάν το μόριο είναι πολικό ή όχι. Αυτό συμβαίνει επειδή είναι δυνατό ένα μόριο να είναι μη πολικό αλλά να έχει ακόμα πολικούς δεσμούς. Ένα παράδειγμα αυτού του φαινομένου είναι το διοξείδιο του άνθρακα. Αν και υπάρχουν πολικοί δεσμοί που βρίσκονται μέσα σε ένα μόριο διοξειδίου του άνθρακα, το μόριο είναι συνολικά μη πολικό επειδή οι διπολικές ροπές του μορίου εξουδετερώνουν η μία την άλλη.

Παραδείγματα μη πολικών μορίων

Τα μη πολικά μόρια είναι μόρια όπως το οξυγόνο, το άζωτο και το όζον. Αυτά τα συγκεκριμένα μη πολικά μόρια αποτελούνται από ένα μόνο στοιχείο. Τα μόρια που αποτελούνται από έναν μόνο τύπο ατόμου αναφέρονται ως ομοπυρηνικά μόρια. Τα μόρια που δεν είναι ομοπυρηνικά αλλά μη πολικά περιλαμβάνουν το μεθάνιο, τον τετραχλωράνθρακα και το διοξείδιο του άνθρακα. Η βενζίνη, το οξικό οξύ και το τολουόλιο είναι επίσης μη πολικές ουσίες.

Οι ενώσεις του άνθρακα είναι γενικά μη πολικές, με το μονοξείδιο του άνθρακα να αποτελεί εξαίρεση σε αυτόν τον κανόνα. Η δομή του μονοξειδίου του άνθρακα το καθιστά πολικό μόριο. Η διαφορά ηλεκτραρνητικότητας μεταξύ των μορίων άνθρακα και του οξυγόνου σε ένα μόριο μονοξειδίου του άνθρακα είναι αρκετή ώστε το μόριο να είναι πολικό. Το μονοξείδιο του άνθρακα είναι γραμμικά δομημένο και παρόλο που τα περισσότερα γραμμικά μόρια είναι μη πολικά, το CO αποτελεί εξαίρεση. Τα μη πολικά μόρια περιλαμβάνουν επίσης αλκίνια και ευγενή αέρια. Τα αλκίνια δεν διαλύονται στο νερό, ενώ τα ευγενή αέρια ή τα αδρανή αέρια ταξινομούνται ως μη πολικά λόγω του γεγονότος ότι τα αέρια αποτελούνται εξ ολοκλήρου από άτομα του ίδιου στοιχείου. Τα στοιχεία που αποτελούν τα ευγενή αέρια περιλαμβάνουν το κρυπτό, το νέο, το αργό και το ήλιο.

Πρόβλεψη της πολικότητας ενός μορίου

Ο προσδιορισμός των τιμών ηλεκτραρνητικότητας των ατόμων μέσα σε ένα μόριο/υπολογισμός της ηλεκτραρνητικότητας των ατόμων είναι μια βασική πτυχή για τον προσδιορισμό του εάν ένα μόριο είναι πολικό ή μη. Εάν υπάρχουν ουσιαστικές διαφορές στις τιμές ηλεκτραρνητικότητας μεταξύ των ατόμων, τα ηλεκτρόνια είναι πιθανό να μοιράζονται άνισα μεταξύ των ατόμων. Τα ηλεκτρόνια θα είναι πιο κοντά σε ένα άτομο παρά σε ένα άλλο εάν υπάρχουν μεγάλες διαφορές στην ηλεκτραρνητικότητα και αυτή η περιοχή του μορίου θα είναι πολικής φύσης. Ωστόσο, η ηλεκτραρνητικότητα όλων των δεσμών πρέπει να λαμβάνεται υπόψη για να καθοριστεί εάν ένα μόριο είναι μη πολικό ή πολικό.

Η γεωμετρία ενός μορίου είναι ένας από τους καθοριστικούς παράγοντες για την πολικότητα ενός μορίου. Το μόριο θα είναι πολικό εάν το ένα άκρο έχει αρνητικό φορτίο ενώ το άλλο άκρο έχει θετικό. Ωστόσο, εάν τα φορτία σε ένα μόριο περιστρέφονται γύρω από ένα κεντρικό άτομο και είναι ομοιόμορφα κατανεμημένα, τότε το μόριο είναι πιθανόν μη πολικό. Αυτά τα χαρακτηριστικά πρέπει να λαμβάνονται υπόψη μαζί όταν προσπαθούμε να προβλέψουμε εάν ένα μόριο είναι ή όχι μη πολικό ή πολικό. Επειδή δεν έχουν όλα τα μόρια διπολικές ροπές, η πρόβλεψη της πολικότητας ενός μορίου μπορεί να είναι δύσκολη. Για παράδειγμα, τα μόρια που μπορούν να αντικατοπτριστούν/αναστραφούν σε ένα γεωμετρικό επίπεδο δεν έχουν διπολικές ροπές, επειδή οι διπολικές ροπές είναι μόνο ένα σημείο.

Στοιχεία για την αμμωνία

Η αμμωνία έχει ισχυρή, πικάντικη μυρωδιά. Σε συμπυκνωμένες μορφές, η αμμωνία είναι επικίνδυνη και καυστική. Η αμμωνία είναι ένα κοινό συστατικό στη δημιουργία πολλών διαφορετικών φαρμακευτικών προϊόντων. Η οικιακή αμμωνία, μια ειδική φόρμουλα γνωστή ως υδροξείδιο του αμμωνίου, είναι η αμμωνία διαλυμένη στο νερό. Η κανονική αμμωνία βράζει στους -33,34 °C (−28,012 °F) και αυτό το εξαιρετικά χαμηλό σημείο βρασμού σημαίνει ότι για να διατηρηθεί η υγρή αμμωνία πρέπει να αποθηκευτεί σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες ή υπό πίεση. Η αμμωνία είναι εύκολο να υγροποιηθεί λόγω του γεγονότος ότι τα μόρια αμμωνίας έχουν ισχυρό δεσμό υδρογόνου. Η υγρή αμμωνία είναι χρήσιμη ως διαλύτης επειδή έχει ισχυρές ιονιστικές ικανότητες. Το νερό αναμειγνύεται με την αμμωνία και όταν η αμμωνία και το νερό αναμειγνύονται μαζί, η αμμωνία μπορεί να αφαιρεθεί από το νερό μέσω του βρασμού.

Η αμμωνία υπάρχει στη φύση αλλά μόνο σε ίχνη. Η φυσική αμμωνία παράγεται από φυτική ύλη και από αζωτούχα ζωικά υλικά. Μία από τις κύριες χρήσεις της αμμωνίας είναι η δημιουργία λιπάσματος. περίπου το 89% του συνόλου της αμμωνίας εφαρμόζεται στα λιπάσματα, δημιουργώντας άλατα ή διαλύματα. Τα λιπάσματα που δημιουργούνται με αμμωνία βοηθούν στην αύξηση της απόδοσης των καλλιεργειών. Η αμμωνία χρησιμοποιείται επίσης συχνά σε οικιακά καθαριστικά, συχνά για επιφάνειες πορσελάνης και γυαλιού. Η οικιακή αμμωνία αραιώνεται σε νερό και συνήθως έχει συγκέντρωση 5 έως 10% αμμωνίας ανά δοχείο καθαριστικού.

Η αμμωνία έχει χημικό τύπο NH3, που σημαίνει ότι υπάρχουν τρία άτομα υδρογόνου για κάθε άτομο αζώτου. Τα μόρια αμμωνίας τοποθετούνται ως τριγωνική πυραμίδα, με το άτομο αζώτου στην κορυφή του μορίου και τα άτομα υδρογόνου συνδεδεμένα σε ορθή γωνία. Λαμβάνοντας τόσο την ισχύ της ηλεκτραρνητικότητας μεταξύ των δεσμών όσο και τη δομή του μορίου οδηγεί στο NH3 να αναγνωρίζεται ως πολικό. Αυτό συμβαίνει επειδή το NH3 έχει τέσσερις ομάδες ηλεκτρονίων και μία από αυτές τις ομάδες δεν μοιράζεται τα ηλεκτρόνια της. Το μόριο έχει μη κοινά και κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων, επομένως είναι πολικό.