Polarität
VerbindungenDefinition und EigenschaftenDie Atome in chemischen Verbindungen ziehen die geteilten Valenzelektronen in einem unterschiedlichen Ausmass an. Als Mass wird die Elektronegativität verwendet.
So zieht beispielsweise das Sauerstoffatom in einem Wassermolekül das Elektronenpaar etwas näher zu sich. Daraus resultiert eine leicht negative Ladung (δ-) auf dem Sauerstoff und eine leicht positive Ladung (δ+) auf den beiden Wasserstoffatomen. Diese Ladungen sind immer kleiner als die Elementarladung. Wasser ist ein polares Molekül und viele seiner Eigenschaften werden durch die Polarität vermittelt.
Die Elektronegativität nimmt nach oben rechts im Periodensystem zu. So haben Nichtmetalle wie Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel, Chlor und Fluor eine hohe Elektronegativität. Weil Fluor eine höhere Elektronegativität als Wasserstoff hat, ist Fluor in der Flusssäure (HF) partiell negativ und Wasserstoff partiell positiv geladen. Das Ausmass der Polarität kann mit den Differenzen der Elektronegativitäten berechnet werden.
Am grössten sind die Unterschiede bei ionischen Bindungen, bei welchen eine Elektronenübertragung stattfindet. So hat etwa Natrium eine tiefe und Chlor eine hohe Elektronegativität. Es resultiert das Salz Natriumchlorid mit dem positiv geladenen Natriumion und dem negativ geladenen Chloridion.
Weitere Beispiele für polare funktionelle Gruppen sind die Hydroxygruppen (C-OH) und die Aminogruppen (C-NH2).
Die Bindung zwischen Kohlenstoff und Wasserstoff (C-H) ist apolar, weil die Elektronegativitäten ähnlich sind. Dies gilt auch für Bindungen zwischen Kohlenstoffatomen (C-C). Deshalb sind zum Beispiel die Kohlenwasserstoffe wie die Alkane apolar.
Allgemein sind Verbindungen der gleichen Atome apolar, also beispielsweise Sauerstoff (O=O) oder Wasserstoff (H-H).
Die Ladungen können sich aufgrund der Geometrie der chemischen Verbindung ausgleichen. So ist Kohlenstoffdioxid (O=C=O) als ganzes Molekül apolar, weil sich die Teilladungen neutralisieren.
Mit der Polarität lassen sich chemische Reaktionen erklären. So ist das Kohlenstoffatom in einer Carbonylgruppe (C=O) partiell positiv geladen. Das ist der Grund, weshalb Nukleophile (mit Elektronen) an am Kohlenstoff angreifen und zum Beispiel eine nukleophile Substitution abläuft.
siehe auchKovalente Bindung, Ionische Bindung, Ionen
Literatur- Fachliteratur
- Lehrbücher der Chemie
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