Hvorfor er vann et polært molekyl?

Vann er en polært molekyl og fungerer også som et polart løsningsmiddel. Når en kjemisk art sies å være "polar", betyr dette at de positive og negative elektriske ladningene er ujevnt fordelt. Den positive ladningen kommer fra atomkjernen, mens elektronene forsyner den negative ladningen. Det er bevegelsen av elektroner som bestemmer polaritet. Slik fungerer det for vann.

Vann (H₂O) er polar på grunn av den bøyde formen til molekylet. Formen betyr mesteparten av den negative ladningen fra oksygenet på siden av molekylet, og den positive ladningen av hydrogenatomene er på den andre siden av molekylet. Dette er et eksempel på polart kovalent kjemisk binding. Når løsemidler blir tilsatt vann, kan de bli påvirket av ladningsfordelingen.

Årsaken til at molekylets form ikke er lineær og ikke-polær (f.eks. Som CO₂) er på grunn av forskjellen i elektro mellom hydrogen og oksygen. Elektronegativitetsverdien til hydrogen er 2,1, mens elektronegativiteten til oksygen er 3,5. De mindre forskjellen mellom elektronegativitetsverdier, jo mer sannsynlig vil atomer danne et kovalent knytte bånd. En stor forskjell mellom elektronegativitetsverdier sees ved ioniske bindinger. Hydrogen og oksygen fungerer begge som ikke-metaller under vanlige forhold, men oksygen er ganske mye litt mer elektronegativt enn hydrogen, så de to atomene danner en kovalent kjemisk binding, men det er det polar.

Det sterkt elektronegative oksygenatom tiltrekker seg elektroner eller negativ ladning til det, noe som gjør området rundt oksygenet mer negativt enn områdene rundt de to hydrogenatomene. De elektrisk positive delene av molekylet (hydrogenatomene) blir bøyd bort fra de to fylte orbitalene i oksygenet. I utgangspunktet tiltrekkes begge hydrogenatomer på samme side av oksygenatomet, men de ligger så langt fra hverandre som de kan være fordi hydrogenatomene begge har en positiv ladning. Den bøyde konformasjonen er en balanse mellom tiltrekning og frastøting.

Husk at selv om den kovalente bindingen mellom hvert hydrogen og oksygen i vann er polart, er et vannmolekyl totalt sett et elektrisk nøytralt molekyl. Hvert vannmolekyl har 10 protoner og 10 elektroner, for en nettoladning på 0.

Formen til hvert vannmolekyl påvirker måten det interagerer med andre vannmolekyler og med andre stoffer. Vann fungerer som en polar løsemiddel fordi det kan tiltrekkes av enten den positive eller negative elektriske ladningen på et løst stoff. Den svake negative ladningen nær oksygenatomet tiltrekker nærliggende hydrogenatomer fra vann eller positivt ladede regioner i andre molekyler. Den litt positive hydrogensiden av hvert vannmolekyl tiltrekker seg andre oksygenatomer og negativt ladede regioner av andre molekyler. De Hydrogenbinding mellom hydrogenet i et vannmolekyl og oksygen til et annet holder vann sammen og gir det interessante egenskaper, men likevel er ikke hydrogenbindinger like sterke som kovalente bindinger. Mens vannmolekylene tiltrekkes av hverandre via hydrogenbinding, er omtrent 20% av dem til enhver tid frie for å samhandle med andre kjemiske arter. Dette samspillet kalles hydrering eller oppløsning.