Molecole polari e apolari

Le molecole sono dette polari quando sono caratterizzate da un momento dipolare non nullo.
Sono dette apolari le molecole in cui il baricentro delle cariche positive coincide con quello delle cariche negative.

I legami chimici principali sono quello covalente e quello ionico. Il legame ionico è di natura elettrostatica e si instaura quando gli elementi hanno una significativa differenza di elettronegatività tale che si forma uno ione positivo e uno ione negativo ed è tipico di molti sali come nel caso di NaF. In questa molecola  il legame è dovuto all’attrazione elettrostatica tra ioni Na⁺ e ioni F^–

Il legame covalente è un tipo di legame in cui gli atomi condividono tra loro almeno una coppia di elettroni di legame.

Se gli atomi costituenti la molecola sono uguali ovvero hanno la stessa elettronegatività il legame è di tipo covalente puro . Gli elettroni di legame sono quindi equamente condivisi come nel caso di Cl₂.

Se gli atomi costituenti la molecola sono diversi e hanno una moderata differenza di elettronegatività il legame è di tipo covalente polare. Gli elettroni condivisi risultano quindi maggiormente attratti dall’elemento più elettronegativo come nel caso di HCl.

Nella maggior parte delle molecole in cui è presente un legame covalente pertanto questo è di tipo covalente polare ma ciò non implica che la molecola sia polare.

Polarità e geometria molecolare

La polarità delle molecole dipende infatti oltre che dal tipo di legame anche dalla loro geometria molecolare. Pertanto, al fine di stabilire se una molecola è polare bisogna considerare sia la differenza di elettronegatività tra gli atomi che costituiscono la molecola sia la geometria molecolare

Come regola generale si può dire che tutte le molecole simmetriche sono apolari mentre tutte le molecole asimmetriche sono polari.

Esempi

Consideriamo ad esempio la molecola di biossido di carbonio in cui il legame tra carbonio e idrogeno, a causa della differenza di elettronegatività tra i due elementi è di tipo polare.

Tuttavia, sulla base della teoria VSEPR la molecola è di tipo lineare e ha struttura O=C=O Essa è  di tipo simmetrico e i due momenti dipolari si annullano a vicenda e la molecola è di tipo apolare.

Analogamente nella molecola BF₃ ,a causa della differenza di elettronegatività tra i due elementi sono presenti legami polari  ma stante la sua geometria planare in cui il boro, ibridato sp², si trova al centro e i tra atomi di boro formano angoli di legame di 120° i momenti dipolari si annullano e la molecola è apolare

La molecola NF₃ è solo apparentemente uguale a BF₃ infatti l’azoto forma 4 orbitali ibridi sp³ e presenta una geometria trigonale piramidale in cui uno dei vertici è occupato dal doppietto elettronico solitario dell’azoto e la molecola pertanto è asimmetrica ed è quindi polare.

Esempi di molecole polari sono: H₂O, NH₃, CH₃Cl .

Esempi di molecole apolari sono:

• quelle costituite da due elementi uguali come O₂, Cl₂ e H₂
• molecole simmetriche come CH₄, CCl₄, BeCl₂.

La polarità delle molecole influenza le proprietà fisiche. Le molecole polari, presentando dipoli permanenti, formano legami secondari come l’attrazione dipolo-dipolo e pertanto presentano temperature di ebollizione più alte e maggiore tensione superficiale rispetto a quelle delle molecole apolari con peso molecolare paragonabile. Inoltre le molecole polari tendono a solubilizzarsi in solventi polari come l’acqua mentre quelle apolari tendono a solubilizzarsi in solventi apolari  come il benzene.

Le molecole apolari presentano legami di tipo dipolo indotto-dipolo indotto che sono i più deboli tra i legami chimici secondari. Pertanto presentano bassa temperatura di fusione e di ebollizione, bassa tensione di vapore e tensione superficiale.