Gourt Home::Gourt :: Polarität (Chemie)
Der Ausdruck Polarität bezeichnet in der Chemie eine durch Ladungsverschiebung in Atomgruppen entstandene Bildung von getrennten Ladungsschwerpunkten, die bewirken, dass eine Atomgruppe nicht mehr elektrisch neutral ist (siehe auch Pol). Das elektrische Dipolmoment ist ein Maß für die "Polarität" des Moleküles.
Polare Stoffe
Ein polarer Stoff besteht aus polaren Molekülen, welche sich durch ein permanentes elektrisches Dipolmoment auszeichnen.
Polare Stoffe lösen sich gut in polaren Lösungsmitteln (wie z.B. Salze in Wasser). Die Löslichkeit ist umso besser, je ähnlicher die Wechselwirkungskräfte zwischen den Teilchen des Lösungsmittels und zwischen denen des gelösten Stoffes sind.
Die Polarität eines gesamten Moleküls wird durch polare Atombindungen, oder im Extremfall durch ionische Bindungen hervorgerufen. Polare Bindungen zeichnen sich durch ungleichmäßige Verteilung von Bindungselektronen zwischen den Bindungspartnern aus. Verbinden sich Atome mit unterschiedlicher Elektronegativität, so resultiert eine solche Polarisierung der Bindung. Überschreitet der Unterschied in der Elektronegativität einen gewissen Grenzwert (ca. 1,7), so gehen die Bindungselektronen komplett von einem Bindungspartner zum anderen über. Es verbleiben zwei Ionen, welche sich nur noch durch ungerichtete elektrostatische Lorentzkraft anziehen. Ionen sind als Ladungsträger grundsätzlich "polar", d.h. Salze sind stets polare Stoffe.
Liegen in einem Molekül nur polarisierte Atombindungen vor, so addieren sich die einzelnen Dipolmomente der Bindungen vektoriell zu einem Gesamtdipolmoment. Ist dieses symmetriebedingt null, so ist der Stoff trotzdem unpolar (Bsp. CO2). Liegt jedoch ein permanentes Gesamtdipolmoment ungleich null vor, so ist das Molekül polar (Bsp. Wassermolekül). Je nach Größe dieses Gesamtdipolmoments ist ein Stoff mehr oder weniger polar. Der Unterschied geht daher fließend von extrem polar bis komplett unpolar. Lösungsmittel werden anhand ihrer Polarität in einer elutropen Reihe geordnet.
Beispiele:
Unpolare Stoffe
Ein unpolares oder apolares Molekül dagegen besitzt kein permanentes Dipolmoment.
Unpolare Stoffe lösen sich gut in unpolaren Lösungsmitteln (organische Stoffe in Benzol oder Äther). Die Löslichkeit ist umso besser, je ähnlicher die Wechselwirkungskräfte zwischen den Teilchen des Lösungsmittels und zwischen denen des gelösten Stoffes sind.
Beispiele:
- Benzin, Tetrachlormethan, Wachs, Fett, ...
Das Dipolmoment eines Stoffes bestimmt seine Löslichkeit oder seine Fähigkeit, als Lösungsmittel zu wirken. Dabei gilt die Faustregel, dass polare Stoffe in polaren Lösungsmitteln gut, in unpolaren aber schlecht löslich sind. Unpolare Stoffe wiederum sind in unpolaren Lösungsmitteln (z. B. Benzin, Hexan) gut, in polaren aber schlecht löslich. Dies wurde von den mittelalterlichen Alchemisten mit der Regel "similia similibus solvuntur" (lat: "ähnliches wird von ähnlichem gelöst") beschrieben.
Auch sind viele Salze im polaren Lösungsmittel Wasser auf Grund ihrer Ionenstruktur gut löslich, unpolare Stoffe wie Fett oder Wachs dagegen nicht.
Viele Aromastoffe oder Duftstoffe sind z.B. in Wasser nicht löslich, und werden daher in einem Öl gelöst (z.B. Backöl oder Duftöl) oder in Alkohol, deshalb ist Alkohol auch in vielen Lebensmitteln als Zutat aufgeführt.
Ein einfaches Experiment, mit dem man feststellen kann, dass Wasser ein
permanentes elektrisches Dipolmoment besitzt, ist das Folgende:
Man lädt z.B. einen Kunststoffkamm durch das Kämmen trockener Haare oder Reiben an einem Wollpullover
elektrisch auf. Nun läßt man aus einem Wasserhahn einen ganz dünnen
Strahl fließen, gerade so daß er nicht abreißt und tropft. Wenn man
nun den Kamm dem Wasserstrahl vorsichtig nähert, macht dieser einen
Bogen und nähert sich dem Kamm. Dabei darf der Wasserstrahl aber den
Kamm nicht berühren, da der Kamm ansonsten entladen wird.
Die Erklärung für dieses Verhalten ist einfach: In dem inhomogenen
elektrischen Feld richten sich die Dipole des
Wassermolküls so aus, dass sie zum Kamm hin zeigen. Auf das dem Kamm
nähere Molkülende wirkt aufgrund des inhomogenen Feldes eine größere
anziehende Kraft als die abstoßende Kraft auf das andere
Molekülende. Insgesamt bleibt also eine kleine anziehende Kraft für
jedes Wassermolekül übrig, die dann den Wasserstrahl umlenkt.
Siehe auch: Bindungsarten
"Polarität (Chemie)"