Aquesta comparació explica les diferències i similituds entre les molècules polars i no polars en química, centrant-se en la distribució d'electrons, la forma molecular, els moments dipolars, les forces intermoleculars, les característiques físiques i exemples típics per aclarir com la polaritat afecta el comportament químic.
Destacats
Les molècules polars presenten una distribució desigual d'electrons que crea càrregues parcials.
Les molècules no polars tenen una càrrega equilibrada i no presenten pols diferenciats.
La forma molecular i la simetria determinen si una molècula és polar en conjunt.
La polaritat influeix en la solubilitat, el punt d'ebullició i les forces intermoleculars.
Què és Molècula polar?
Una molècula amb una distribució de càrrega desigual que crea extrems positius i negatius diferenciats.
Definició: Molècula amb una distribució desigual d'electrons
Dipol: té un moment dipolar net
Estructura: Sovint asimètrica en forma
Interaccions: Forces intermoleculars més fortes com les interaccions dipolars
Propietats típiques: Punts d'ebullició i de fusió més alts que els dels compostos no polars
Què és Molècula no polar?
Una molècula amb una distribució de càrrega equilibrada i sense pols diferenciats de càrrega positiva o negativa.
Definició: Molècula amb distribució uniforme d'electrons
Moment dipolar net: No hi ha moment dipolar net
Estructura: sovint simètrica en forma
Interaccions: Forces intermoleculars més febles com ara les forces de dispersió de London
Propietats típiques: punts d'ebullició i de fusió més baixos que els polars
Taula comparativa
Funcionalitat
Molècula polar
Molècula no polar
Distribució de càrrega
Electrons desiguals que creen càrregues parcials
Fins i tot els electrons sense càrregues parcials
Moment dipolar
Present (diferent de zero)
Absent (zero)
Forma molecular
Sovint asimètrica
Sovint simètric
Forces intermoleculars
Interaccions més fortes
Forces de dispersió de London més febles
Comportament de solubilitat
Es barreja amb dissolvents polars
Es barreja amb dissolvents no polars
Punts típics d'ebullició/fusió
En general més alt
En mitjana, més baix
Exemples
Aigua, amoníac, etanol
Metà, oxigen, diòxid de carboni
Comparació detallada
Distribució de càrrega i polaritat
Les molècules polars tenen una distribució desigual d'electrons entre els àtoms, cosa que provoca que una regió sigui lleugerament positiva i una altra lleugerament negativa. En canvi, les molècules no polars comparteixen els electrons de manera més uniforme, de manera que no hi ha extrems permanentment positius o negatius a la molècula.
Geometria molecular
El fet que una molècula acabi sent polar no depèn només dels enllaços, sinó també de la forma global de la molècula. Una disposició simètrica dels àtoms pot anul·lar les polaritats individuals dels enllaços, fent que la molècula sigui no polar encara que contingui enllaços polars. En formes asimètriques, l'estirada desigual no s'anul·la, cosa que deixa un moment dipolar net.
Forces intermoleculars
Les molècules polars interaccionen mitjançant forces més fortes com l'atracció dipol-dipol i, de vegades, enllaços d'hidrogen, que requereixen més energia per superar-se. Les molècules no polars interaccionen principalment a través de forces de dispersió de London més febles, que sorgeixen de fluctuacions temporals en la distribució d'electrons.
Propietats físiques
Com que les molècules polars tenen atraccions més fortes, generalment necessiten més energia calorífica per separar-se, cosa que sovint resulta en punts d'ebullició i de fusió més alts en comparació amb les molècules no polars de mida similar. Les molècules no polars, amb forces intermoleculars més febles, solen canviar de fase a temperatures més baixes.
Solubilitat i comportament químic
Les molècules polars tendeixen a dissoldre's i interaccionar bé amb altres substàncies polars gràcies a interaccions de càrrega complementàries. Les molècules apolars són més propenses a dissoldre's en entorns apolars. Aquest principi, sovint expressat com "el semblant dissol el semblant", ajuda a predir com les substàncies es barregen i se separen en solucions.
Avantatges i Inconvenients
Molècula polar
Avantatges
+Interaccions més fortes
+Alta solubilitat en dissolvents polars
+Punt de fusió/ebullició més alt
+Comportament diferent del dipol
Consumit
−Solubilitat limitada en dissolvents no polars
−Estructura sovint asimètrica
−Pot ser complex de predir
−Sensible a la geometria molecular
Molècula apolar
Avantatges
+Simetria simple
+Soluble en medis no polars
+Punt d'ebullició/fusió més baix
+Sense pols diferents
Consumit
−Forces intermoleculars febles
−Baixa solubilitat en dissolvents polars
−Punts d'ebullició/fusió més baixos
−Menys interaccions basades en càrrega
Conceptes errònies habituals
Mite
Si una molècula té enllaços polars, ha de ser polar en conjunt.
Realitat
Una molècula pot tenir enllaços polars però ser no polar si la seva forma és simètrica, cosa que fa que els dipols individuals dels enllaços s'anul·lin entre si, resultant en un moment dipolar net nul.
Mite
Les molècules no polars mai no interaccionen amb substàncies polars.
Realitat
Les molècules no polars poden interaccionar amb substàncies polars en certes condicions, especialment quan estan assistides per molècules que fan de pont en la interacció, tot i que generalment es barregen millor amb altres substàncies no polars.
Mite
Tots els hidrocarburs són polars perquè contenen carboni i hidrogen.
Realitat
La majoria d'hidrocarburs simples són no polars perquè el carboni i l'hidrogen tenen electronegativitats similars, cosa que comporta un repartiment equilibrat d'electrons i cap separació de càrrega significativa.
Mite
Les molècules polars sempre es dissolen en aigua.
Realitat
Tot i que moltes molècules polars es dissolen en aigua, la solubilitat també depèn de l'estructura específica i de la capacitat de formar interaccions amb l'aigua; no totes les molècules polars són altament solubles en aigua.
Preguntes freqüents
Quin criteri determina si una molècula és polar o no polar?
La polaritat d'una molècula depèn de com es comparteixen els electrons entre els àtoms i de la geometria global de la molècula. El repartiment desigual d'electrons combinat amb una forma asimètrica condueix a una molècula polar amb càrregues parcials diferenciades, mentre que un repartiment uniforme i la simetria donen lloc a una molècula no polar sense dipol net.
Com afecta la polaritat el punt d'ebullició d'una molècula?
Les molècules polars generalment tenen punts d'ebullició més alts que les molècules no polars de mida similar perquè les seves interaccions dipolars i el possible enllaç d'hidrogen requereixen més energia per trencar-se, alentint la seva transició de líquid a gas.
Per què les substàncies polars i no polars no es barregen bé?
Les molècules polars s'atreuen entre si a través de diferències de càrrega, mentre que les molècules no polars ho fan mitjançant forces temporals més febles; aquests tipus d'interacció diferents fan que sigui energèticament desfavorable que les substàncies polars i no polars es barregin, cosa que explica per què l'oli i l'aigua es separen.
Pot una molècula amb enllaços polars ser apolar en conjunt?
Sí, si la forma de la molècula és simètrica, els efectes dels enllaços polars individuals es poden cancel·lar entre si, deixant sense moment dipolar net i fent que la molècula sigui no polar malgrat tenir enllaços polars.
Què s'entén per moment dipolar?
Un moment dipolar descriu la separació de càrrega positiva i negativa dins d'una molècula. Un moment dipolar diferent de zero indica l'existència de pols dins la molècula i, per tant, polaritat, mentre que un moment dipolar igual a zero indica una càrrega equilibrada i no polaritat.
Els gasos són més propensos a ser no polars o polars?
Moltes molècules gasoses simples, especialment les homonuclears diatòmiques com l'oxigen i el nitrogen, són no polars perquè tenen una compartició igual d'electrons. No obstant això, alguns gasos amb enllaços polars i formes asimètriques poden ser polars.
Com influeix l'elecció del dissolvent en la polaritat de la molècula?
Els dissolvents polars tendeixen a dissoldre soluts polars perquè es produeixen interaccions de càrrega similars, mentre que els dissolvents no polars dissolen soluts no polars a causa de forces intermoleculars compatibles; això es resumeix amb el principi «semblant dissol semblant».
El diòxid de carboni es considera polar o no polar?
El diòxid de carboni és apolar en conjunt perquè, tot i que conté enllaços polars, la seva forma lineal fa que els dipols individuals dels enllaços es cancel·lin, deixant sense separació neta de càrrega.
Veredicte
Les molècules polars es distingeixen per tenir una distribució desigual d'electrons i interaccions intermoleculars més fortes, cosa que fa que es comportin de manera diferent en dissolvents i estats físics. Les molècules no polars tenen una càrrega equilibrada i atraccions més febles, cosa que les fa adequades per a entorns sense una forta polaritat. Trieu aquesta classificació basant-vos en la geometria molecular i l'electronegativitat per entendre el comportament químic.