Molekul polar dan nonpolar adalah dua kelas molekul yang luas. Polaritas menggambarkan distribusi muatan listrik di sekitar molekul. Muatan didistribusikan secara merata dalam molekul nonpolar, tetapi tidak terdistribusi secara merata dalam molekul polar. Dengan kata lain, molekul polar memiliki daerah muatan parsial.
Berikut adalah contoh molekul polar dan nonpolar, lihat bagaimana polaritas berhubungan dengan ikatan ionik dan kovalen, dan bagaimana Anda dapat menggunakan polaritas untuk memprediksi molekul mana yang akan bercampur.
Molekul polar memiliki dipol, di mana sebagian molekul memiliki muatan positif parsial dan sebagian lagi memiliki muatan negatif parsial. Molekul polar memiliki bentuk asimetris, pasangan elektron bebas, atau atom pusat yang terikat pada atom lain dengan nilai elektronegativitas berbeda. Biasanya, molekul polar mengandung ikatan ion atau kovalen polar.
Pengertian
Molekul polar adalah molekul yang memiliki muatan sebagian besar positif di satu sisi dan kebanyakan muatan negatif di sisi lain. Perbedaan muatan ini memungkinkan ujung positif dari molekul untuk menarik ke ujung negatif lain. Sebuah ikatan hidrogen, memiliki daya tarik tersendiri antara beberapa molekul polar, adalah karakteristik penting lainnya.
Ini adalah ikatan yang membantu untuk membuat asam deoksiribonukleat (DNA) double helix ‘s menjadi mungkin. Ikatan hidrogen antara bahan dalam komposisi DNA membantu untuk menjaga bentuk stabil.
Ikatan kovalen dan ikatan ion adalah dua cara antara dua atom dapat bergabung dalam molekul. Namun ikatan kovalen, dapat menghasilkan molekul polar. Ikatan kovalen terjadi ketika satu atom berbagi elektron dengan yang lain. Kadang-kadang, satu atom akan menarik elektron lebih dari yang lain. Jika hal ini terjadi, molekul polar dapat terjadi.
Molekul seperti tidak secara otomatis terjadi ketika satu atom dalam molekul menarik lebih banyak elektron dari yang lain. Jika distribusi muatan adalah sama di seluruh molekul, hasilnya adalah molekul non-polar. Sebagai contoh, air adalah polar karena sisi oksigen negatif sedangkan sisi hidrogen positif.
Di sisi lain, boron trifluorida (BF3) adalah non-polar. Meskipun atom fluorin menarik elektron lebih dari boron, tiga atom fluorin mengelilingi boron, sehingga molekul bermuatan negatif secara keseluruhan.
Sebuah ikatan hidrogen adalah efek samping yang sangat penting dari beberapa ikatan kovalen. Sebuah ikatan hidrogen adalah jenis khusus dari objek yang melibatkan beberapa molekul polar yang memiliki hidrogen dalam pembuatan mereka. Kadang-kadang molekul-molekul ini akan tertarik ke atom elektronegatif lainnya. Ikatan hidrogen dapat menyebabkan molekul untuk tetap bersama-sama lebih banyak dari mereka jika tanpa ikatan.
Ikatan ini dapat mengakibatkan beberapa sifat penting. Sebagai contoh, adalah ikatan hidrogen pada air yang memberikan kontribusi untuk bentuk cair memiliki seperti ti-tik didih tinggi dibandingkan dengan molekul seukurannya. Agar air dapat menguap yaitu, berbalik dari cair ke gas maka ikatan hidrogen harus diatasi dengan lebih banyak energi. Ini juga alasan bahwa air menyerap begitu banyak energi sebelum perubahan suhu. Salah satu hasil dari sifat ini adalah bahwa air sering sangat efektif dalam pendinginan. Manusia dapat menggunakan keringat untuk mengatur suhu tubuh mereka karena air menyerap panas saat menguap, yang menjadi sebagai pendingin bagi manusia.
Apakah suatu molekul polar atau tidak juga dapat menentukan apakah ikatan yang akan dibuat. Ikatan yang terbentuk ketika satu atau lebih zat campuran bersama untuk membentuk zat baru dengan sifat yang sama sepanjang campuran. Molekul polar biasanya membentuk ikatan dengan molekul lain yang polar dan non-polar dengan non-polar. Haruskah molekul polar dicampur dengan molekul non-polar, campuran biasanya akan terpisah. Inilah sebabnya mengapa Anda tidak dapat mencampur minyak dan air (air polar dan minyak tidak).
Contoh
Contoh molekul polar meliputi:
- Air – H2O
- Amonia – NH3
- Sulfur dioksida – SO2
- Hidrogen sulfida – H2S
- Karbon monoksida – CO
- Ozon – O3
- Asam hidrofluorat – HF (dan molekul lain dengan H tunggal)
- Etanol – C2H6O (dan alkohol lainnya dengan OH di salah satu ujungnya)
- Sukrosa – C12H22O11 (dan gula lain dengan gugus OH)
Molekul polar seringkali bersifat hidrofilik dan larut dalam pelarut polar. Molekul polar sering kali memiliki titik leleh yang lebih tinggi daripada molekul nonpolar dengan massa molar yang serupa. Hal ini disebabkan gaya antarmolekul antar molekul polar, seperti ikatan hidrogen.
Molekul Nonpolar
Molekul nonpolar terbentuk baik ketika elektron terbagi rata antara atom dalam molekul atau ketika susunan elektron dalam molekul simetris sehingga muatan dipol saling menghilangkan. Contoh molekul nonpolar meliputi:
- Salah satu gas mulia: He, Ne, Ar, Kr, Xe (Meskipun, secara teknis ini adalah atom dan bukan molekul.)
- Salah satu unsur diatomik homonuklir: H2, N2, O2, Cl2 (Ini benar-benar molekul nonpolar.)
- Karbon dioksida – CO2
- Boron trifluorida – BF3
- Benzena – C6H6
- Karbon tetraklorida – CCl4
- Metana – CH4
- Etilen – C2H4
- Cairan hidrokarbon, seperti bensin dan toluena
- Sebagian besar molekul organik, dengan pengecualian (seperti alkohol dan gula)
Molekul nonpolar memiliki beberapa sifat yang sama. Mereka cenderung tidak larut dalam air pada suhu kamar, hidrofobik, dan mampu melarutkan senyawa nonpolar lainnya.
Molekul Nonpolar Dengan Ikatan Polar
Polaritas bergantung pada nilai elektronegativitas relatif antara dua atom yang membentuk ikatan kimia. Dua atom dengan nilai elektronegativitas yang sama membentuk ikatan kovalen. Elektron terbagi secara merata antar atom dalam ikatan kovalen, sehingga ikatan tersebut nonpolar. Atom dengan nilai elektronegativitas yang sedikit berbeda membentuk ikatan kovalen polar. Ketika nilai elektronegativitas antar atom sangat berbeda, ikatan ionik terbentuk. Ikatan ion sangat polar.
Seringkali, polaritas ikatan sama dengan polaritas molekul. Namun, ada molekul nonpolar dengan ikatan polar dan ada molekul polar dengan ikatan nonpolar! Misalnya, boron trifluorida adalah molekul nonpolar yang mengandung ikatan kovalen polar.
BF3 adalah molekul trigonal planar yang mendistribusikan muatan listrik secara merata di sekitar molekul, meskipun ikatan antara atom boron dan fluor bersifat polar.
Ozon adalah contoh molekul polar yang terbuat dari ikatan kovalen nonpolar. Ikatan kimiawi antara molekul oksigen dalam O3 murni kovalen karena atom memiliki nilai elektronegativitas yang identik. Namun, molekul ozon memiliki bentuk bengkok (seperti air) dan elektronnya tidak menghabiskan waktu yang sama dengan ketiga atom tersebut. Atom tengah memiliki muatan listrik positif parsial, sedangkan dua atom terluar masing-masing memiliki muatan negatif parsial.
Polaritas dan Miscibility (ketercampuran)
Anda dapat menggunakan polaritas untuk memprediksi apakah dua senyawa dapat larut atau tidak (akan bercampur membentuk larutan). Aturan praktisnya adalah “suka melarutkan suka”. Artinya, pelarut polar melarutkan zat terlarut polar, sedangkan pelarut nonpolar melarutkan zat terlarut nonpolar. Ini menjelaskan mengapa alkohol dan air benar-benar dapat larut (keduanya polar) dan mengapa minyak dan air tidak bercampur (nonpolar dengan polar).
Senyawa dengan polaritas perantara antara satu molekul dan molekul lainnya dapat bertindak sebagai perantara untuk melarutkan bahan kimia menjadi pelarut yang biasanya tidak larut. Misalnya, untuk mencampurkan senyawa ionik atau polar ke dalam pelarut nonpolar organik, Anda dapat melarutkannya terlebih dahulu dalam etanol. Etanol hanya bersifat sedikit polar, tetapi seringkali cukup untuk melarutkan zat terlarut. Setelah molekul polar larut, campurkan larutan etanol ke dalam pelarut organik nonpolar, seperti xylene atau benzena.