Номер 11, страница 35, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

11. Как можно различить полярность молекулы и полярность связи?

Полярность связи и полярность молекулы — это связанные, но разные понятия в химии, которые часто путают. Различие между ними заключается в масштабе (связь или целая молекула) и в факторах, которые их определяют.

Полярность химической связи

Полярность связи характеризует распределение электронной плотности между двумя атомами, соединенными ковалентной связью. Она возникает, если атомы имеют разную электроотрицательность (ЭО) — способность атома притягивать к себе электроны.

• Неполярная ковалентная связь образуется между атомами с одинаковой или очень близкой электроотрицательностью (разница электроотрицательностей $ΔЭО \approx 0$). В этом случае общая электронная пара распределена симметрично между ядрами атомов. Примеры: $H–H$, $Cl–Cl$, $O=O$.

• Полярная ковалентная связь образуется между атомами с разной электроотрицательностью ($ΔЭО > 0$). Общая электронная пара смещается к более электроотрицательному атому. На нем возникает частичный отрицательный заряд ($δ-$), а на менее электроотрицательном атоме — частичный положительный заряд ($δ+$). Такая связь образует диполь. Пример: в молекуле хлороводорода $H–Cl$ связь полярна, так как хлор более электроотрицателен, чем водород. Электронная плотность смещена к хлору: $H^{δ+}–Cl^{δ-}$.

Таким образом, полярность отдельной связи зависит только от разности электроотрицательностей двух конкретных атомов.

Полярность молекулы

Полярность молекулы — это свойство всей молекулы в целом, которое характеризуется наличием у нее собственного дипольного момента. Полярная молекула представляет собой диполь — систему с двумя полюсами, положительным и отрицательным. Полярность молекулы зависит от двух факторов:

1. Наличия полярных связей в молекуле.

2. Пространственного строения (геометрии) молекулы.

Полярность молекулы определяется как векторная сумма дипольных моментов всех связей в ней. Из-за этого возможна ситуация, когда молекула, состоящая из полярных связей, в целом является неполярной.

• Неполярные молекулы с полярными связями. Если молекула имеет симметричное строение, дипольные моменты отдельных связей могут взаимно компенсировать друг друга. Векторная сумма диполей равна нулю, и молекула в целом будет неполярной.

Пример 1: Молекула диоксида углерода ($CO_2$) имеет линейное строение ($O=C=O$). Обе связи $C=O$ полярны, но направлены в противоположные стороны. Их дипольные моменты компенсируют друг друга, и молекула $CO_2$ неполярна.

Пример 2: Молекула тетрахлорметана ($CCl_4$) имеет симметричное тетраэдрическое строение. Все четыре связи $C–Cl$ полярны, но их дипольные моменты в сумме дают ноль. Молекула $CCl_4$ неполярна.

• Полярные молекулы. Если молекула имеет асимметричное строение, то дипольные моменты полярных связей не компенсируются. Их векторная сумма не равна нулю, и молекула является полярной.

Пример: Молекула воды ($H_2O$) имеет угловое строение. Связи $O–H$ полярны, и их дипольные моменты направлены под углом друг к другу (около $104.5o $). Их векторная сумма не равна нулю, поэтому молекула воды очень полярна. То же самое относится к аммиаку ($NH_3$), имеющему форму тригональной пирамиды.

Основное различие для различения

Чтобы различить эти два понятия, нужно помнить: полярность связи — это локальная характеристика пары атомов, а полярность молекулы — это глобальная характеристика, являющаяся результатом сложения всех дипольных моментов связей с учетом геометрии молекулы.

Ответ: Полярность связи определяется разностью электроотрицательностей двух связанных атомов и характеризует смещение электронной плотности внутри одной конкретной связи. Полярность молекулы — это суммарная характеристика всей молекулы, которая зависит как от наличия полярных связей, так и от их пространственного расположения (геометрии молекулы). Главное различие в том, что молекула может содержать полярные связи, но быть неполярной в целом, если ее геометрия симметрична и дипольные моменты связей взаимно компенсируются (например, $CO_2$, $CCl_4$). Если же геометрия молекулы с полярными связями асимметрична (например, $H_2O$, $NH_3$), то суммарный дипольный момент не равен нулю, и молекула будет полярной.