PHÂN CỰC (HÓA HỌC): CÁC PHÂN TỬ PHÂN CỰC VÀ VÍ DỤ - HÓA HỌC - 2026

Tính phân cực hóa học là một tính chất được đặc trưng bởi sự hiện diện của mật độ electron trong phân tử phân bố không đồng nhất rõ rệt. Do đó, trong cấu trúc của nó, có các vùng tích điện âm (δ-), và các vùng khác tích điện dương (δ +), tạo ra mômen lưỡng cực.

Mômen lưỡng cực (µ) của liên kết là một dạng biểu thị tính phân cực của phân tử. Nó thường được biểu diễn dưới dạng véc tơ có gốc nằm ở điện tích (+) và điểm cuối của nó nằm ở điện tích (-), mặc dù một số nhà hóa học biểu diễn nó theo chiều ngược lại.

Bản đồ thế tĩnh điện cho phân tử nước. Nguồn: Benjah-bmm27 qua Wikipedia.

Hình ảnh trên cho thấy bản đồ thế tĩnh điện đối với nước, H ₂ O. Vùng màu đỏ (nguyên tử oxy) tương ứng với vùng có mật độ electron cao nhất, và cũng có thể thấy rằng vùng này nổi bật trên vùng màu xanh lam (nguyên tử hydro ).

Vì sự phân bố của mật độ electron nói trên là không đồng nhất, nên người ta nói rằng có một cực dương và một cực âm. Đó là lý do tại sao chúng ta nói về 'cực' hóa học, và mômen lưỡng cực.

Thời điểm lưỡng cực

Mômen lưỡng cực µ được xác định theo phương trình sau:

µ = δ · d

Trong đó δ là điện tích của mỗi cực, dương (+ δ) hoặc âm (–δ), và d là khoảng cách giữa chúng.

Mômen lưỡng cực thường được biểu thị bằng debye, được biểu thị bằng ký hiệu D. Một coulomb · mét bằng 2,998 · 10 ²⁹ D.

Giá trị của mômen lưỡng cực của liên kết giữa hai nguyên tử khác nhau liên quan đến sự khác biệt về độ âm điện của các nguyên tử tạo thành liên kết.

Đối với một phân tử là phân cực, nó không đủ để có liên kết phân cực trong cấu trúc của nó, mà nó còn phải có dạng hình học không đối xứng; theo cách mà nó ngăn không cho các mômen lưỡng cực triệt tiêu lẫn nhau theo phương pháp véc tơ.

Sự bất đối xứng trong phân tử nước

Phân tử nước có hai liên kết OH. Hình học của phân tử là góc, nghĩa là, có dạng như chữ "V"; do đó, các mômen lưỡng cực của các liên kết không triệt tiêu lẫn nhau, mà là tổng của chúng được tạo ra hướng về phía nguyên tử oxy.

Bản đồ thế năng tĩnh điện cho H ₂ O phản ánh điều này.

Nếu phân tử có góc HOH được quan sát, câu hỏi sau có thể nảy sinh: nó có thực sự là bất đối xứng không? Nếu một trục tưởng tượng được vẽ qua nguyên tử oxy, phân tử sẽ chia thành hai nửa bằng nhau: HOOH.

Nhưng, nó không phải như vậy nếu trục tưởng tượng nằm ngang. Khi trục này bây giờ chia phân tử lại thành hai nửa, bạn sẽ có nguyên tử oxy ở một bên và hai nguyên tử hydro ở bên kia.

Vì lý do này, tính đối xứng rõ ràng của H ₂ O không còn tồn tại, và do đó nó được coi là một phân tử không đối xứng.

Các phân tử cực

Các phân tử phân cực phải đáp ứng một loạt các đặc điểm, chẳng hạn như:

-Phân bố các điện tích trong cấu trúc phân tử không đối xứng.

-Chúng thường hòa tan trong nước. Điều này là do các phân tử phân cực có thể tương tác bởi lực lưỡng cực-lưỡng cực, trong đó nước được đặc trưng bởi có mômen lưỡng cực lớn.

Ngoài ra, hằng số điện môi của nó rất cao (78,5), điều này cho phép nó giữ các điện tích tách biệt nhau, làm tăng khả năng hòa tan.

-Nói chung, các phân tử phân cực có nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy cao.

Các lực này được tạo thành bởi tương tác lưỡng cực-lưỡng cực, lực phân tán London và sự hình thành liên kết hydro.

-Do điện tích của chúng, các phân tử phân cực có thể dẫn điện.

Ví dụ

SW

Lưu huỳnh đioxit (SO ₂ ). Oxy có độ âm điện là 3,44, còn độ âm điện của lưu huỳnh là 2,58. Do đó, oxi có độ âm điện lớn hơn lưu huỳnh. Có hai liên kết S = O, liên kết O có điện tích δ- và liên kết S có điện tích δ +.

Vì là phân tử có góc với S ở đỉnh nên hai momen lưỡng cực hướng cùng phương; và do đó, chúng cộng lại, làm cho phân tử SO ₂ phân cực.

CHCl

Cloroform (HCCl ₃ ). Có một liên kết CH và ba liên kết C-Cl.

Độ âm điện của C là 2,55 và độ âm điện của H là 2,2. Như vậy, cacbon có độ âm điện lớn hơn hydro; và do đó, mômen lưỡng cực sẽ hướng từ H (δ +) về phía C (δ-): C ^δ- -H ^{δ +} .

Trong trường hợp liên kết C-Cl, C có độ âm điện là 2,55, còn Cl có độ âm điện là 3,16. Vectơ lưỡng cực hay momen lưỡng cực được định hướng từ C đến Cl trong ba liên kết C ^{δ +} -Cl ^δ- .

Vì có một vùng nghèo electron xung quanh nguyên tử hydro và một vùng giàu electron tạo nên từ ba nguyên tử clo, CHCl ₃ được coi là phân tử phân cực.

HF

Hiđro florua chỉ có một liên kết HF. Độ âm điện của H là 2,22 và độ âm điện của F là 3,98. Do đó, flo kết thúc với mật độ electron cao nhất và liên kết giữa cả hai nguyên tử được mô tả tốt nhất là: H ^{δ +} -F ^δ- .

NH

Amoniac (NH ₃ ) có ba liên kết NH. Độ âm điện của N là 3,06 và độ âm điện của H là 2,22. Trong cả ba liên kết, mật độ electron hướng về phía nitơ, thậm chí còn cao hơn khi có sự hiện diện của một cặp electron tự do.

Phân tử NH ₃ có dạng tứ diện, nguyên tử N chiếm đỉnh. Ba mômen lưỡng cực, tương ứng với các liên kết NH, được định hướng theo cùng một hướng. Trong chúng, δ- nằm ở chữ N, và δ + ở chữ H. Do đó, các liên kết là: N ^δ- -H ^{δ +} .

Những mômen lưỡng cực này, sự không đối xứng của phân tử và cặp electron tự do trên nitơ, làm cho amoniac trở thành một phân tử phân cực cao.

Đại phân tử với dị nguyên tử

Khi các phân tử rất lớn, việc phân loại chúng thành cực hay cực không còn chắc chắn nữa. Điều này là do có thể có những phần trong cấu trúc của nó có cả đặc điểm cực (kỵ nước) và phân cực (ưa nước).

Những loại hợp chất này được gọi là amphiphiles hoặc amphipathics. Bởi vì phần cực có thể được coi là nghèo điện tử so với phần cực, nên có một sự phân cực trong cấu trúc, và các hợp chất lưỡng tính được coi là các hợp chất phân cực.

Một đại phân tử có dị nguyên tử nói chung có thể có mômen lưỡng cực và do đó phân cực hóa học.

Dị nguyên được hiểu là những dị vật khác với những nguyên tử tạo nên khung xương của cấu trúc. Ví dụ, về mặt sinh học, bộ xương carbon là quan trọng nhất, và nguyên tử mà carbon tạo thành liên kết (ngoài hydro) được gọi là dị nguyên tử.

Người giới thiệu

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Hóa học. (Xuất bản lần thứ 8). CENGAGE Học tập.
2. Giáo sư Krishnan. (2007). Các hợp chất phân cực và không phân cực. Cao đẳng cộng đồng St. Louis. Được khôi phục từ: users.stlcc.edu
3. Màu xám, Serm. (Ngày 14 tháng 3 năm 2018). Làm thế nào để giải thích phân cực. Đấu kiếm. Phục hồi từ: sciining.com
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Ngày 05 tháng 12 năm 2018). Định nghĩa và các ví dụ về liên kết cực (Polar Covalent Bond). Phục hồi từ: thinkco.com
5. Wikipedia. (2019). Phân cực hóa học. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
6. Quimitube. (2012). Liên kết cộng hóa trị: cực liên kết và cực phân tử. Được khôi phục từ: quimitube.com