Dlaczego woda jest cząsteczką polarną?

Polarność cząsteczki H₂O wynikaz jej kształtu. Polarność cząsteczki - rozwiązanie zagadnienia na podstawie analizy geometrycznej rozkładu ładunku wypadkowego w oparciu o zbudowany model cząsteczeki. Widzimy, że jeżeli reprezentujący cząsteczkę wody model nie jest liniowy, to możemy mówić o przesunięciu rozkładu ładunków dodatnich i ujemnych. I taki właśnie opis jest adekwatny do uzasadnienia polarnośći wody.

Modelowanie prostych reakcji chemicznych z wykorzystaniem modeli kulkowo-pręcikowych

„Atomy w molekule” i „w sieci kryształu”

w instrukcji opiszemy krok-po-kroku
wizualizujemy reakcje ... »

Kształt H₂O

Kształt H₂O

Model kulkowo-pręcikowy wskazuje na zgięty kształt cząsteczki wody co doskonale pasuje do wyjaśnienia jej polarności - rozsunięcie w przestrzeni wypadkowych ładunków - dodatniego i ujemnego

Właściwości cząsteczek - wybrane przykłady zastosowania modeli w nauczaniu chemii

Polarność cząsteczki H2O i inne przykłady - instrukcja M&C Lab (dawniej strony 8, 9)

Polarność cząsteczki H2O

Rys. 19. Dlaczego woda jest cząsteczką polarną? przedstawia rozwiązanie zagadnienia na podstawie analizy geometrycznej rozkładu ładunku wypadkowego w oparciu o zbudowane modele cząsteczek, na przykładzie cząsteczki wody.
Analizujemy położenie środków ciężkości ładunków dodatnich vs ujemnych.

Polarność cząsteczki

Dlaczego woda jest cząsteczką polarną?

Uzasadnienie polarności cząsteczki H2O w oparciu o jej kształt
Polarność cząsteczki - rozwiązanie zagadnienia na podstawie analizy geometrycznej rozkładu ładunku wypadkowego w oparciu o zbudowane modele cząsteczek, na przykładzie cząsteczki wody.

 
Na podstawie budowy cząsteczki można wnioskować o jej właściwościach fizyko - chemicznych czy biologicznych (zob. np. Biostereochemia, I. Z. Siemion, PWN, 1985). Polarność, aktywność optyczna cząsteczek, funkcje przeciwciał, skurcz mięśnia... to zaledwie kilka z licznych na postawioną tezę przykładów. Oczywiście, tylko niektóre z nich można będzie przedstawić na poziomie szkoły podstawowej czy średniej. Poniżej opisano propozycję dyskusji zagadnienia polarności cząsteczek (rys. 19). Zagadnienie aktywności optycznej można rozważać przy okazji dyskusji izomerii optycznej (chiralności cząsteczek), co nie powinno nastręczać żadnych istotnych problemów w praktyce szkolnej. Zrozumienie jednak przyczyn skręcenia płaszczyzny światła spolaryzowanego w wyniku określonej budowy cząsteczki wymaga znajomości np. helikalnego modelu aktywności optycznej (por. np. Feynmana wykłady z fizyki, PWN,1974).
Analogiczną konstrukcję proponujemy przeprowadzić dla innych cząsteczek o budowie polarnej, np. NH3. Ponieważ dla uczniów wyobrażenie sobie pomocniczych płaszczyzn konstrukcyjnych może być trudne, proponujemy zastąpić je realnymi płaszczyznami np. z kartoników.

Modelowanie prostych reakcji chemicznych.

Badania prowadzone z wykorzystaniem modeli strukturalnych, jak powiedziano powyżej, są pomocne w wyjaśnianiu przebiegu wielu zjawisk fizyko - chemicznych. Może w mniejszym stopniu będziemy mogli odpowiedzieć na pytanie "dlaczego dane zjawisko zachodzi?". W oparciu jednak o badanie modeli wnioskujemy, że tak możemy wyobrazić sobie jego przebieg. Przykłady takiego wykorzystania modeli przedstawiono poniżej.

Przykład 1: Przyłączanie cząsteczki wody do cząsteczki etenu.

Rys. 20a. Cząsteczki substratów
- faza początkowa

Cząsteczki substratów - faza początkowa

Rys. 20b. Cząsteczki substratów
- faza pośrednia

Cząsteczki substratów - faza pośrednia

Rys. 20c.
Cząsteczka produktu

Cząsteczka produktu

Przykład 2: Polimeryzacja etenu (etylenu).

Rys. 21a. Cząsteczki substratów - faza początkowa

Model cząsteczki N₂

Rys. 21b. Cząsteczki substratów - faza przejściowa

Model cząsteczki C₂H₂

Rys. 21c. Polimer - faza końcowa, fragment cząsteczki produktu

Model cząsteczki CO₂

Przykład 3. Utlenianie alkoholu etylowego w powietrzu.

Problem: jakim zmianom ulega pod działaniem powietrza alkohol etylowy w napojach alkoholowych? Rozwiązanie: przedstawiamy przebieg reakcji budując odpowiednie modele substratów i produktów.

Rys. 22a. Utlenianie alkoholu etylowego w powietrzu - modele substratów reakcji.

Utlenianie alkoholu etylowego w powietrzu - modele substratów reakcji.

Rys. 22b. Modele fazy pośredniej reakcji utleniania alkoholu etylowego w powietrzu.

Modele fazy pośredniej reakcji utleniania alkoholu etylowego w powietrzu.

Rys. 22c. Modele produktów reakcji utleniania alkoholu etylowego w powietrzu: model cząsteczki kwasu octowego CH₃COOH oraz cząsteczki wody H₂O

Model cząsteczki HNO₃