Comment la forme moléculaire affecte-t-elle la polarité?

La polarité se produit dans les molécules covalentes. Des liaisons covalentes se forment lorsque deux atomes du même élément ou des éléments différents partagent des électrons, de sorte que chaque atome remplit sa configuration électronique de gaz noble. Ces molécules covalentes peuvent être polaires ou non polaires..

Cet article explique,
     1. Qu'est-ce que la polarité?
     2. Comment la forme moléculaire affecte-t-elle la polarité?
     3. exemples

Quelle est la polarité

La polarité d'une molécule définit ses autres propriétés physiques telles que le point de fusion, le point d'ébullition, la tension superficielle, la pression de vapeur, etc. En termes simples, la polarité se produit lorsque la distribution électronique dans une molécule est asymétrique. Il en résulte un moment dipolaire net dans la molécule. Une extrémité de la molécule est chargée négativement tandis que l'autre reçoit une charge positive.

La principale raison de la polarité d'une molécule est l'électronégativité des deux atomes participant à la liaison covalente. Dans la liaison covalente, deux atomes se rejoignent pour partager une paire d'électrons. La paire d'électrons partagée appartient aux deux atomes. Cependant, les attractions des atomes vers les électrons diffèrent d'un élément à l'autre. Par exemple, l'oxygène montre plus d'attraction pour les électrons que l'hydrogène. C'est ce qu'on appelle l'électronégativité.

Lorsque les deux atomes participant à la liaison présentent une différence électronégative 0,4<, the pair of electrons they share is pulled towards the more electronegative atom. This results in a slight negative charge on the more electronegative atom, leaving a slight positive charge on the other. In such cases, the molecule is considered to be polarized.

Figure 1: Molécule de fluorure d'hydrogène

Le F fortement négatif dans la molécule HF reçoit une légère charge négative tandis que l'atome H devient légèrement positif. Il en résulte un moment dipolaire net dans une molécule.

Comment la forme moléculaire affecte-t-elle la polarité?

La polarisation d'une molécule dépend grandement de la forme de la molécule. Une molécule diatomique telle que HF mentionnée ci-dessus n’a pas de problème de forme. Le moment dipolaire net est uniquement dû à la distribution inégale des électrons entre les deux atomes. Cependant, lorsqu'il y a plus de deux atomes impliqués dans la création d'une liaison, les complexités sont nombreuses..

Regardons la molécule d'eau, qui est très polaire, à titre d'exemple.

Figure 2: Molécule d'eau

La molécule d'eau est de forme courbée. Par conséquent, lorsque les deux paires d'électrons partagés par l'oxygène avec deux atomes d'hydrogène sont attirés vers l'oxygène, le moment dipolaire net résulte dans la direction de l'atome d'oxygène. Il n'y a pas d'autre force pour annuler le moment dipolaire résultant. Par conséquent, la molécule d'eau est hautement polaire.

Figure 3: Molécule d'ammoniac

La molécule d'ammoniac a la forme d'une pyramide et l'atome électronégatif N attire les électrons vers lui-même. Les trois liaisons N-H ne sont pas dans le même plan; par conséquent, les moments dipolaires créés ne sont pas annulés. Cela fait de l'ammoniac une molécule polaire.

Cependant, les moments dipolaires sont parfois annulés en raison de la forme des molécules, ce qui rend la molécule non polaire. Le dioxyde de carbone est une telle molécule.

Figure 4: Molécule de dioxyde de carbone

Les atomes de C et de O ont une différence d'électronégativité de 1.11, ce qui rend les électrons plus polarisés en direction de l'atome de O. Cependant, la molécule de dioxyde de carbone a une forme linéaire plane. Les trois atomes sont sur le même plan avec C au milieu de deux atomes d'oxygène. Le moment dipolaire d’une liaison C-O annule l’autre car ils sont dans deux directions opposées, ce qui rend la molécule de dioxyde de carbone non polaire. Même si la différence d'électronégativité était suffisante, la forme joue un rôle crucial dans la détermination de la polarité de la molécule..

La polarité du tétrachlorure de carbone est également un scénario similaire.

Figure 5: Molécule de tétrachlorure de carbone

La différence d'électronégativité entre le carbone et le chlore est suffisante pour que la liaison C-Cl soit polarisée. La paire d'électrons partagés entre C et Cl est plus proche des atomes de Cl. Cependant, la molécule de tétrachlorure de carbone a une forme symétrique en tétraèdre, ce qui entraîne l’annulation des moments dipolaires nets des liaisons, ce qui donne un moment dipolaire net nul. Par conséquent, la molécule devient non polaire.

Courtoisie d'image:

1. «Hydrogen-fluoride-3D-vdW» ByBenjah-bmm27- Suppression de son propre travail (sur la base de revendications de droits d'auteur) (domaine public) via Commons Wikimedia
2. “Ammonium-2D” De Lukáš Mižoch - Travail personnel (domaine public) via Commons Wikimedia
3. «Dioxyde de carbone» (domaine public) via Commons Wikimedia
4. «Boules de tétrachlorure de carbone 3D» (domaine public) via Commons Wikimedia

Référence:

1. «Pourquoi la molécule de tétrachlorure de carbone est-elle non polaire alors que ses liaisons sont polaires?» Socratic.org. N.p., n.d. Web. 13 février 2017.
2. “L'ammoniac est-il polaire?” Reference.com. N.p., n.d. Web. 13 février 2017.
3. Ophardt, Charles E. «Polarity Molarity». Virtual Chembook. Elmhurst College, 2003. Web. 13 février 2017.