水或H2O是一种由氢和氧化学元素组成的物质,可以以气体、液体和固体状态存在。它作为一种存在于许多化合物中的基本元素而大量存在。学生们常问的一个问题是H2O(水)是极性的还是非极性的。所以,我将在本文中详细回答这个问题。
那么,水在非极性上是极性的吗?是的,水是极性的。这是因为水分子的弯曲形状导致水分子中氢原子和氧原子的电荷分布不均匀。因此,水分子具有净偶极矩。
水在室温下是一种无味无味的液体化合物,具有溶解大量其他物质的特殊性质,是世界上生物所必需的万能溶剂。
水溶液在文明的起源中至关重要,因为所有的生物体都依赖于血液和消化液等水溶液进行生物过程。
少量的水看起来是无色的,但据说当它被轻微吸收红色波长的光时,它本质上是蓝色的。
作为极性分子,水具有独特的物理性质,如高沸点、比热容、表面张力和溶剂能力。
这里我们将讨论水是极性的还是非极性的,以及是什么使它成为极性的。
什么是极性分子和非极性分子
在一定条件下,将两个或多个原子连接起来形成离子型、共价键、氢键和金属键的键有很多种。两种最特殊和最强的键是离子键和共价键。
离子键是由电荷和符号相反的原子相互吸引产生中和的分子形成的。
共价键是在原子共用电子形成分子的条件下形成的。共价键可以是单键、双键或三键,这取决于原子间共享的电子数量。
共价键可以形成极性或非极性分子。当两个分子用共价键形成时,就形成了极性键。
当两个原子之间共享电子时,电子密度也会发生变化。当电子共享不平等时,原子上就会产生部分离子电荷。
特别是当电负性值相差很大时,这种情况就会发生。由于部分离子电荷的形成,分子变成了极性分子,一边带高正电荷,另一边带高负电荷。
用等量共价键共用电子,不带离子电荷,对称共用电子的分子称为非极性分子。这发生在电负性相似的原子之间。
电荷不充足时,电荷就会相互平衡。许多气体,如氢、氦、氧、二氧化碳和氮,都是非极性分子的一些特殊例子。
是水(H2O)极性或非极性分子
水是极性分子,因为它是由一个电负性很强的氧原子形成的,氧原子拉着一对氢原子,并带有轻微的负电荷。
分子的极性主要取决于其组成原子及其围绕中心原子的排列。极性分子倾向于吸引水分子,特别是通过氢键。
它们在水分子间氢键的帮助下成功地竞争,从而成为真正的可溶于水的物质。
非极性基团不表现出与水相互作用的有利机会,因此不包括在水环境中。这通常被称为“水效应”。
水分子利用非极性物质的界面与其他水分子产生尽可能多的氢键,因为与非极性物质不可能形成氢键。
这也是为什么水的相邻熵小于非极性化合物的相邻熵的原因。
是什么让水成为极性分子
水分子的极性显示出许多独特的物理性质。水是极性分子的最特殊的原因之一是它的弯曲形状。
H2O分子中O-H键之间的键角大约是104.5度。
氧原子上的两个孤对产生孤对-键对斥力,从而形成水的弯曲形态。水分子的几何结构是非平面的。
由于形状的原因,水分子中有相当一部分轻微的负电荷和正电荷留在了分子的另一边。
这被认为是水分子中极性共价化学键的一个重要例子。
粒子的状态不是直接的和非极性的(例如,像CO2一样)的解释是氢和氧之间电负性的区别的结果。氢的电负性值为2.1,而氧的电负性值为3.5。
电负性之间的差别越小,形成共价键的原子就越确定。离子键与电负性之间有很大的区别。
氢和氧在正常情况下都表现出非金属的特征,然而,氧的电负性比氢大得多,所以这两个粒子构成了一个共价复键,但它是极性的。
高电负性氧分子吸引电子或负电荷,使得氧原子周围的区域比两个氢原子周围的区域更负。
氢分子的正电部分被氧的两个充满的轨道弯曲了。
从根本上说,两个氢分子都被拉到氧原子相似的一侧,然而,由于氢原子都带正电荷,它们彼此之间尽可能地分开。
弯曲的形状是分子形成过程中吸引和排斥之间的一种平衡。
尽管重新考虑水中每个氢和氧之间的共价键都是极性的这一事实,但水分子可以被确定为电中性分子。
每个水分子有10个质子和10个电子,净电荷为0。
要更详细地了解,还应该查看关于H2O lewis结构,分子几何,杂化.
水的极性及其对物理性质的影响
水的极性对其分子的物理性质有许多影响,主要是溶剂性质。
最初,水的极性明确了它的可溶解性。水作为流体的一个例子,用于溶解各种离子化合物,如盐、极性有机化合物,即乙醇(液体)和酸。
极性水分子对任何化合物或其他极性分子施加拉力,将它们从更大的结构中分离出来并溶解。
因为水可以迅速分解离子化合物,所以它可以成为电的有效导体。
不管经常发生的事实和讨论如何,纯水仍然被认为是一种低效的电导体。
然而,当水分解少量的离子化合物(如食盐)时,它就变成了导体。几乎每一种生物都依赖水的溶解能力来生存。
此外,水的极性还允许它参与一种特殊的分子间性质,即形成被称为持氢键的键。
氢键是当氢与电负性渐强的元素(如氧、氮、氟)结合,并且在另一个极性分子或单个电子对的视线范围内时形成的。
水分子中带正电的氢键吸引带负电的氧,在各种水分子之间形成部分静电键。
一个水分子可以与相邻的水分子形成4个氢键。
由于两个带电体之间的静电引力与它们之间距离的平方成正比,氢原子离相邻的水分子越近,化学键的强度就越强。
由于氢原子体积很小,它们可以非常接近相邻的氧原子,并形成一般牢固的静电键。
结论
每一个水分子都吸引其他分子,因为它们的电荷相反,极性分子或离子由各种生物分子组成,如糖、核酸和一些氨基酸。
极性分子与水相互作用或溶于水,这种分子被称为亲水分子。
另一方面,非极性分子不与水相互作用,使它们保持分离,而不是溶解在水中,因此被称为非极性分子疏水.
由于水是由两个氢原子和一个氧原子组成的化合物,它的负电性更强的氧原子使它成为极性分子,并且它对参与分子的电子表现出不对称的拉力。
水的多态行为是由极性和氢键来规范的。它是唯一已知的化合物,存在于所有三种物质状态,即固体,液体和气体形式,即使在标准环境。
由于水是极性分子,它具有氢键,在广泛的温度和压力条件下具有相对稳定的物理存在。
此外,氢键的存在证明了水在冻结过程中转变为冰或变型时的体积膨胀。
大多数化合物在冷却过程中被冻结,变成固体形态时,密度会增加,但对于水来说,在冷却到4摄氏度后,它开始膨胀。
减慢移动的水分子使氢键的形成更简单,并将化合物分子排列成晶体结构。
我们可以得出这样的结论:一罐凝固水的体积会膨胀约9%,因此一罐苏打水在冷藏时可能会爆炸。
正如前面所讨论的,它的极性显示了它独特和特殊的性质,也为生物创造了许多有利的影响。