Momento dipolare molecolare: polarità delle molecole

Una molecola presenta un momento dipolare molecolare se essa è di tipo polare e presenta una asimmetria nella propria struttura.

Sebbene la carica totale presente in una molecola sia pari a zero quando gli atomi che la costituiscono hanno una elettronegatività diversa gli elettroni di legame sono attratti dall’elemento più elettronegativo e quindi il baricentro delle cariche positive, dovute ai protoni contenuti nei rispettivi nuclei atomici, non coincide con il baricentro delle cariche negative e quindi tali molecole costituiscono dei dipoli permanenti. Quanto maggiore è la differenza di elettronegatività tra gli atomi tanto maggiore è il dipolo.

L’atomo che ha elettronegatività maggiore che vede avvicinare a sé gli elettroni di legame assume una parziale carica negativa δ- mentre l’atomo che ha una elettronegatività minore  che vede allontanare da sé gli elettroni di legame assume una parziale carica positiva δ+.

Momento dipolare

Il momento dipolare μ è la misura quantitativa della polarità della molecola ed è definito come :

μ = q · r

dove q è la grandezza della carica (ma non del suo segno)

r è la distanza tra le due cariche

Pertanto le dimensioni di μ sono C · m (Coulomb · metro). I momenti dipolari, a causa del valore estremamente piccolo di r sono comunemente espressi in unità di Debye in onore al chimico e fisico olandese Peter Debye dove 1 D = 3.336 ∙ 10-30 C·m. Poiché la carica Q viene misurata in termini di carica dell’elettrone che è pari a 1.60 ∙ 10-19 C se le due cariche, +1 e -1, distano 1.00 Å allora il momento dipolare è dato da:

μ = q · r = (1.60 ∙ 10-19 C) ( 1.00 Å) ( 10-10 m/ 1 Å) ( 1 D/3.336 ∙ 10-30 C·m.) = 4.79 D

Dall’espressione del momento dipolare si ha che esso aumenta all’aumentare della carica e all’aumentare della distanza tra le cariche.

Polarità di una molecola

La maggior parte delle molecole è costituita da atomi diversi e con elettronegatività diversa e pertanto in esse sono presenti dipoli permanenti. La presenza di momento dipolare  molecolare, non implica tuttavia, che la molecola sia polare. Ad esempio, nel caso della molecola di CO2, che è di tipo lineare il dipolo permanente che si instaura tra il primo ossigeno e il carbonio è uguale ed opposto al dipolo permanente che si instaura tra il carbonio e il secondo ossigeno quindi la molecola non è polare:

co2
co2

 

Una molecola è quindi apolare anche in presenza di legami polari se è simmetrica come, ad esempio nel caso di CCl4, che ha una struttura tetraedrica con il carbonio al centro e gli atomi di cloro disposti simmetricamente ai vetrici del tetraedro:

ccl4
ccl4

 

Le molecole sono polari solo se, oltre ai dipoli permanenti che vi sono tra i diversi atomi, hanno una asimmetria nella struttura molecolare. Ad esempio nel caso della molecola di acqua che ha una struttura tetraedrica con l’ossigeno al centro, due vertici occupati rispettivamente dall’idrogeno e due vertici occupati rispettivamente dai due doppietti elettronici solitari presenti sull’ossigeno, si è il presenza di molecola polare.

La molecola infatti presenta ciascuno degli atomi di idrogeno, che hanno un’elettronegatività minore rispetto all’ossigeno, con una parziale carica positiva δ+ e l’ossigeno che vede avvicinare a sé gli elettroni di legame che assume una parziale carica negativa 2δ-. La asimmetria della molecola fa sì che i momenti dipolari presenti non si annullino e quindi μ > 0.

 

h2o
h2o

ARGOMENTI

GLI ULTIMI ARGOMENTI

Silicato di sodio

Nanosensori

TI POTREBBE INTERESSARE

Resa percentuale in una reazione. Esercizi svolti e commentati

La resa percentuale di una reazione costituisce un modo per valutare l'economicità di una reazione industriale che può essere accantonata se è bassa. Si possono...

Bilanciamento redox in ambiente basico: esercizi svolti

Il bilanciamento di una reazione redox in ambiente basico  può avvenire con  il metodo delle semireazioni. Nel bilanciamento vanno eliminati di eventuali ioni spettatori...

Temperature di ebollizione di composti organici

Le temperature di ebollizione dei composti organici forniscono informazioni relative alle loro proprietà fisiche e alle caratteristiche della loro struttura e costituiscono una delle...