Độ phân cực là gì?

Cùng Top lời giải đến với đáp án chính xác cho câu hỏi: “Độ phân cực là gì” cùng với phần giải thích dễ hiểu của các thầy cô giáo qua đó là tài liệu học tập hay nhất dành cho các bạn học sinh tham khảo

Câu hỏi: Độ phân cực là gì?

Độ phân cực của liên kết là sự phân bố điện tích trên các nguyên tử tham gia liên kết. Cụ thể, người ta thấy rằng, trong khi liên kết giữa các nguyên tử giống hệt nhau là đồng nhất về điện có nghĩa là cả hai nguyên tử hydro đều trung hòa về điện, thì liên kết giữa các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau là tương

Kiến thức vận dụng để trả lời câu hỏi

1. Độ phân cực của liên kết hóa học

Để xác định độ phân cực của liên kết hóa học có thể dựa theo 2 cách:

- Định lượng: dựa vào hiệu độ âm điện của 2 nguyên tử tham gia liên kết. Theo cách này, hiệu độ âm điện càng lớn thì liên kết càng phân cực.

- Định tính: độ phân cực của liên kết tăng dần theo dãy: liên kết cộng hóa trị không phân cực < liên kết cộng hóa trị phân cực < liên kết ion.

Chú ý:

- Chỉ dùng cách định lượng khi bài cung cấp giá trị độ âm điện của các nguyên tố.

- Cần phân biệt sự phân cực của liên kết với sự phân cực của các phân tử:

     + Các hợp chất ion là các phân tử có cực.

     + Các hợp chất cộng hóa trị không phân cực là các phân tử không cực.

- CO₂ là phân tử không phân cực

     + Các hợp chất chứa liên kết cộng hóa trị phân cực có thể là phân tử phân cực hoặc không.

Xem thêm:

>>> Trong phân tử chất nào sau đây không chứa nguyên tố oxi?

2. Các phân cực của phân tử

Có ba đặc tính chính của liên kết hóa học cần được xem xét - đó là độ bền, độ dài và độ phân cực của chúng. Độ phân cực của liên kết là sự phân bố điện tích trên các nguyên tử tham gia liên kết. Cụ thể, người ta thấy rằng, trong khi liên kết giữa các nguyên tử giống hệt nhau (như trong H2 ) là đồng nhất về điện nghĩa là cả hai nguyên tử hydro đều trung hòa về điện, thì liên kết giữa các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau là tương đương về điện. Tronghydro clorua , chẳng hạn, nguyên tử hydro mang điện tích dương nhẹ trong khi nguyên tử clo mang điện tích âm nhẹ. Các điện tích nhẹ trên các nguyên tử khác nhau được gọi là điện tích cục bộ, và sự hiện diện của các điện tích cục bộ báo hiệu sự xuất hiện của liên kết phân cực.

Sự phân cực của một liên kết phát sinh từ độ âm điện tương đối của các nguyên tố .Độ âm điện , nó sẽ được gọi lại, là sức mạnh của nguyên tử của một nguyên tố để hút các electron về phía chính nó khi nó là một phần của hợp chất . Do đó, mặc dù liên kết trong hợp chất có thể bao gồm một cặp electron dùng chung, nhưng nguyên tử của nguyên tố có độ âm điện lớn hơn sẽ hút cặp chung về phía chính nó và do đó nhận được một phần điện tích âm. Nguyên tử bị mất phần bằng nhau trong cặp electron liên kết nhận được một phần điện tích dương vì điện tích hạt nhân của nó không còn bị các electron của nó hủy bỏ hoàn toàn.

Sự tồn tại của các điện tích riêng phần bằng nhau nhưng trái dấu trên các nguyên tử ở mỗi đầu của liên kết hạt nhân (tức là liên kết giữa các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau) làm phát sinh lưỡng cực điện . Độ lớn của lưỡng cực này được biểu thị bằng giá trị củamômen lưỡng cực , μ, được định nghĩa là tích của độ lớn của các điện tích riêng phần nhân với sự phân tách của chúng (về cơ bản, độ dài của liên kết). Mômen lưỡng cực của liên kết hạt nhân có thể được ước tính từ độ hút điện của các nguyên tử A và B, χ_A và χ_B tương ứng bằng cách sử dụng quan hệ đơn giản

trong đó D biểu thị đơn vị debye, được sử dụng để báo cáo mômen lưỡng cực phân tử (1 D = 3,34 × 10 −30 coulomb mét). Hơn nữa, đầu cực âm của lưỡng cực nằm trên nguyên tử âm điện hơn. Nếu hai nguyên tử có liên kết giống hệt nhau, thì mômen lưỡng cực bằng không và liên kết là không phân cực.

Khi sự khác biệt về độ âm điện giữa hai nguyên tử liên kết cộng hóa trị tăng lên, đặc tính lưỡng cực của liên kết tăng khi các điện tích riêng phần tăng lên. Khi độ âm điện của các nguyên tử rất khác nhau, thì lực hút của nguyên tử có độ âm điện lớn hơn đối với cặp electron dùng chung là rất lớn nên nó có hiệu quả kiểm soát hoàn toàn chúng. Đó là, nó đã giành được quyền sở hữu của cặp đôi và mối quan hệ tốt nhất được coi làion . Ionic và do đó, liên kết cộng hóa trị có thể được coi là tạo thành một liên tục hơn là các lựa chọn thay thế . Sự liên tục này có thể được thể hiện dưới dạng cộng hưởng bằng cách coi liên kết giữa các nguyên tử A và B là sự cộng hưởng giữa một dạng cộng hóa trị thuần túy, trong đó các điện tử được chia sẻ như nhau và ở dạng ion thuần túy, trong đó nguyên tử có độ âm điện lớn hơn (B) có toàn quyền kiểm soát các electron:

Khi sự khác biệt về độ âm điện tăng lên, sự cộng hưởng nằm ngày càng có lợi cho sự đóng góp của ion. Khi sự khác biệt về độ âm điện là rất lớn, như giữa một nguyên tử điện dương như natri và một nguyên tử âm điện như flo , cấu trúc ion chiếm ưu thế trong cộng hưởng và liên kết có thể được coi là ion. Do đó, khi sự chênh lệch độ âm điện của hai nguyên tố ngoại quan tăng lên, liên kết không phân cực nhường chỗ cho liên kết có cực, liên kết này trở thành liên kết ion. Trên thực tế, không có liên kết ion thuần túy, cũng như không có liên kết cộng hóa trị thuần túy; liên kết là một liên tục của các loại.

Ngay cả liên kết homonuclear, là liên kết giữa các nguyên tử của cùng một nguyên tố (như trong Cl 2 ), không hoàn toàn là cộng hóa trị, vì mô tả chính xác hơn sẽ là vềcộng hưởng cộng hóa trị ion :

Rằng loài không phân cực mặc dù sự xuất hiện của các đóng góp ion bắt nguồn từ sự đóng góp ngang nhau của các cấu trúc ion Cl^- Cl⁺ và Cl⁺ Cl^- và các lưỡng cực hủy của chúng. Cl₂ đó thường được coi là một loại liên kết cộng hóa trị xuất phát từ sự đóng góp chủ đạo của cấu trúc Cl ― Cl vào hỗn hợp cộng hưởng này. Ngược lại, trái phiếu trị lý thuyết hàm sóng ( xem dưới đây Valence lý thuyết trái phiếu ) của hydro clorua sẽ được biểu thị bằng lai cộng hưởng

Trong trường hợp này, hai cấu trúc ion sẽ đóng góp số lượng khác nhau (vì các nguyên tố có độ âm điện khác nhau), và sự đóng góp lớn hơn của H⁺ Cl^- chịu trách nhiệm cho sự hiện diện của các điện tích riêng phần trên các nguyên tử và phân cực của phân tử.

A phân tử đa nguyên tử sẽ có liên kết phân cực nếu các nguyên tử của nó không giống nhau. Tuy nhiên, toàn bộ phân tử có phân cực hay không (tức là có momen lưỡng cực điện khác không) phụ thuộc vào hình dạng của phân tử. Ví dụ, các liên kết carbon-oxy trongcarbon dioxide đều có cực, với một phần điện tích dương trên nguyên tử carbon và một phần điện tích âm trên nguyên tử oxy âm điện hơn . Tuy nhiên, toàn bộ phân tử là không phân cực, bởi vì mômen lưỡng cực của một liên kết cacbon-oxy sẽ hủy bỏ mômen lưỡng cực của liên kết kia, do đó mômen lưỡng cực của hai liên kết hướng ngược chiều nhau trong phân tử tuyến tính này. Ngược lại,phân tử nước có cực. Mỗi liên kết oxy-hydro là phân cực, với nguyên tử oxy mang điện tích âm một phần và nguyên tử hydro mang điện tích dương một phần. Bởi vì phân tử là góc chứ không phải tuyến tính, mômen lưỡng cực liên kết không hủy bỏ, và phân tử có mômen lưỡng cực khác không.

Tính phân cực của H₂O có tầm quan trọng sâu sắc đối với tính chất của nước. Nó là nguyên nhân một phần cho sự tồn tại của nước dưới dạng chất lỏng ở nhiệt độ phòng và khả năng nước hoạt động như một dung môi cho nhiều hợp chất ion. Khả năng thứ hai bắt nguồn từ thực tế là điện tích âm một phần trên nguyên tử oxy có thể mô phỏng điện tích âm của các anion bao quanh mỗi cation trong chất rắn và do đó giúp giảm thiểu sự chênh lệch năng lượng khi tinh thể hòa tan. Tương tự như vậy, điện tích dương từng phần trên nguyên tử hydro có thể mô phỏng điện tích của các cation xung quanh anion trong chất rắn.