Polaire atoombinding

dag Anniek,

Dit lijkt meer bovenbouw natuurkunde of scheikunde dan onderbouw science, maar vooruit:

Een atoom bestaat uit een positieve kern, met in een wolk daaromheen negatief geladen elektronen.

Bij waterstofatomen is dat heel overzichtelijk: één proton als kern, met één elektron.

In een atoombinding blijven die elektronen niet per se bij HUN kern, maar worden ze door beide atomen in het molecuul gedeeld: elk atoom "gooit een elektron in de gemeenschappelijke pot". Buiten die "pot" vind je de rest van het atoom, dwz in dit geval dat proton. Vandaar de hier gebruikte term atoomrest.

Die twee atoomresten zijn positief geladen en zouden elkaar afstoten. Ze willen wel elk van hun eigen aandeel in de "pot" profiteren, en trekken dus allebei aan die twee elektronen. Zie het zo: twee honden die aan één bot trekken blijven zo ook bij elkaar.

Heel deze toestand is een beetje onregelmatig geladen: overwegend positief aan de beide uiteinden, en overwegend negatief tussen die kernen in, waar een grotere kans is die elektronen aan te treffen.


de elektrische lading is dus niet mooi gelijkmatig verdeeld, er zijn elektrisch gezien "polen", en vandaar polaire binding

in en watermoelcuul heb je ook van die bindingen met gemeenschappelijke elektronenparen:



^{(afbeeldingen geleend van http://studiootb.com/ )}

duidelijker zo?

groet, Jan

Bedankt!

Hmm ik heb nog een vraagje: hoe kan de ene elektron in een H atoom met het andere elektron van het andere H atoom een elektronenpaar vormen? Want - en - stoten elkaar toch juist af?

Anniek

Hoe weet ik dat een stof een polaire stof is?
Kan ik dat ergens in het BINAS vinden?
En waar vind ik of een atoom δ^- of δ⁺ is? Ik weet dat de N, O en F atomen altijd een lading van δ^- hebben.

Dus als ik het goed begrepen heb, hebben alle moleculen die uit twee verschillende atomen bestaan polaire atoombinding, zijn het polaire stoffen en is het een dipoolmolecuul.

Is dat juist?

(echt verwarrend met al die verschillende termen..)

Anniek

dag Anniek

de term elektronenpaar is inderdaad een beetje verwarrend: die twee kruipen niet gezellig bij elkaar op een vaste plaats tussen die twee kernen hoor. Die elektronen cirkelen rond hun kern, maar komen daardoor ook regelmatig dicht bij de andere kern. Die kern heeft daardoor "meer het gevoel" de gewenste twee elektronen te bezitten. Zonder dat die twee elektronen bij elkaar in de buurt zitten.

Het hele punt is dat elk atoom graag een volle buitenste "schil" aan elektronen heeft. Dat is energetisch de gunstigste situatie. Bij de edelgassen is dat al zo, die hebben er dus geen behoefte aan elektronen te "delen" met andere atomen, en reageren dan ook niet met aandere atomen.

De buitenste schil van een H-atoom zou twee elektronen kunnen bevatten, maar bevat er maar één.  Als twee H-atomen bij elkaar komen hebben ze allebei vaker het gevoel er twee te bezitten. Resultaat: een H₂ molecuul

De buitenste schil van een O-atoom zou acht elektronen kunnen bevatten, maar heeft er daar maar zes. Als twee O-atomen elk twee van hun elektronen "delen" hebben ze allebei vaker het gevoel er twee te bezitten. Resultaat: een O₂ molecuul.

Wat ook kan: één O-atoom deelt elektronen met twee afzonderlijke H-atomen: resultaat: drie atomen met dat heerlijke volle-buitenste-schil-gevoel, in een H₂O-molecuul.

Omdat er tussen die atomen vaker een elektron langskomt dan op enige andere plaats in dat molecuul is gemiddeld genomen die regio tussen de twee kernen negatiever dan elders rond dat molecuul. Die beweging kun je natuurlijk in een tekening zoals in mijn bericht hierboven niet weergeven. 

Dit nu ook duidelijker? Dan kunnen we daarna eens even kort naar je andere vragen kijken.

Vraagje: op welk niveau/leerjaar bestudeer jij deze stof? 


groet, Jan

Dag Jan,

Ik snap het nu wel! Die elektronenparen hebben dus met covalentie te maken.

Antwoord op uw vraag: ik zit in de 4e van VWO 

Hieronder staan nog de andere vragen :)

Hoe weet ik dat een stof een polaire stof is?
Kan ik dat ergens in het BINAS vinden? 
En waar vind ik of een atoom δ- of δ+ is? Ik weet dat de N, O en F atomen altijd een lading van δ- hebben.

Dus als ik het goed begrepen heb, hebben alle moleculen die uit twee verschillende atomen bestaan polaire atoombinding, zijn het polaire stoffen en is het een dipoolmolecuul.

dag Anniek,

een atoom heeft niet zozeer "een lading van δ-" , en dat staat niet vast. 
Alle atomen hebben een zg "elektronegativiteit" en dat getal bepaalt hoe hard ze als het ware aan elektronen trekken. In grote lijnen hebben kleinere atomen aan de rechtse kant van het periodiek systeem (daar vind je ook de atomen die negatieve ionen vormen) een grotere elektronegativiteit: omdat ze ook maar weinig elektronen hebben van zichzelf maakt een elektron meer of minder al veel uit. 

In een molecuul dat gevormd wordt komen die "gedeelde" elektronen dus wat dichter bij een atoom met grotere elektronegativiteit,



_{http://slideplayer.com/slide/5947072/}


en dus krijgt die kant van dat molecuul een licht negatieve lading (een zg partiële lading) t.o.v. de rest van het molecuul. Dat geef je dan aan met "δ-". De andere kant van zo'n molecuul verliest die touwtrekwedstrijd een beetje en krijgt dan een licht positieve partiële lading: 


^{(geleend van https://www.quora.com/Carbon-dioxide-has-two-polar-bonds-but-it-is-a-non-polar-molecule-Who-can-explain-this-further)}

Maar dat partiële-lading-effect treedt dus pas op in een molecuul.

dan moet er een reden zijn voor een ongelijke én asymmetrische ladingverdeling. Bijvoorbeeld in het CO₂-molecuul hierboven is de lading (door het significante verschil in elektronegativiteit tussen C en O) behoorlijk ongelijk verdeeld: het heeft dus twee polaire bindingen. Maar, dat molecuul is geheel symmetrisch opgebouwd: het heeft dus niet een echt positive of negatieve kant en is dus een apolair molecuul. 

Zwavel is ongeveer even elektronegatief als koolstof. In dat opzicht nauwelijks verschil tussen CO₂ en SO₂. Maar zwaveldioxide is behoorlijk asymmetrisch, en dus heeft zo'n zwaveldioxidemolecuul wel een duidelijke plus- en minkant: het molecuul is polair. 

Ook het watermolecuul is vanwege die asymmetrie behoorlijk polair. Leuk thuisproefje om dat aan te tonen: neem een hardplastic balpen (zo'n zeskantige doorzichtige Bic is ideaal)  maak die goed vetvrij (goed afwrijven met droge doek) en wrijf die dan door je haar: de balpen zal statisch geladen worden. Zet in de keuken de kraan open zó dat er een dun straaltje water uit loopt. Beweeg de geladen balpen langzaam richting de waterstraal. Magic....

Andere voorbeelden van al of niet polair zijn a.g.v. (a)symmetrie:



^{(wps.prenhall.com)}

In mijn (oude) BINAS is dat tabel 40A, maar zoek maar in het register bij elektronegativiteit.

- Duidelijk verschil (>0,4) in elektronegativeit tussen twee atomen? Dan polaire binding.
- Molecuul bovendien niet ruimtelijk symmetrisch? Dan ook een polair molecuul. 

Als je alles wat ik hiervoor schreef begrepen hebt zou je nu zelf gaten in jouw stellingen hierboven moeten kunnen schieten. Schiet eens? 

Dit kon natuurlijk ook haast geen vraag uit de onderbouw zijn :)
Dan wil ik je vragen met eventuele andere natuurkundevragen naar natuurkunde.nl te gaan. Daar is ook een vraagbaak en die is helemaal op jouw niveau gericht. Voor scheikundevragen (want dit onderwerp zit natuurlijk helemaal in dat no man's land tussen natuurkunde en scheikunde in) beveel ik het huiswerkforum van wetenschapsforum.nl aan .

Groet, Jan

Hallo, Ik heb een vraagje. Hoe weet je wat de positieve en wat de negatieve kant is in een polaire binding? 
Groetjes Claire 

dag Claire,

dat weet je door de elektronegativiteit van de atomen aan beide zijden van de binding met elkaar te vergelijken. Zie je BINAS voor gegevens hieromtrent per atoom, en kijk met die cijfers in de hand eens naar een paar van die afbeeldingen zoals ik in mijn bericht vlak boven het jouwe plaatste. Dan kun je m.b.v. die cijfers een nagaan of je de plaatsen van die δ+ en δ-  snapt. 

Groet, Jan

is het dan zo dat CO2 goed oplost in water omdat hij een dipooltje heeft maar uiteindelijk geen dipool is?