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Vidéo de question : Se souvenir si les molécules d’eau sont classées comme des solvants polaires ou apolaires Chimie

Une molécule d’eau, H₂O, est-elle un solvant polaire ou apolaire ?

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Transcription de vidéo

Une molécule d’eau, H2O, est-elle un solvant polaire ou apolaire ?

Avant de voir si l’eau est polaire ou apolaire, nous devons rappeler la définition de l’électronégativité. L’électronégativité est une mesure de la capacité d’un atome à attirer des doublets d’électrons liants à partir de liaisons covalentes. On lui donne le symbole grec 𝜒, et l’échelle de Pauling est souvent utilisée pour la quantifier. Le fluor est l’atome le plus électronégatif. Sur l’échelle Pauling, il a une valeur d’environ quatre. L’azote, l’oxygène et le chlore sont également très électronégatifs. En règle générale, l’électronégativité augmente à mesure que le numéro du groupe augmente et que le numéro de la période diminue. Mais nous ignorons les gaz nobles car ils ont une couche de valence pleine, donc n’attirent pas les électrons.

Maintenant que nous savons ce qu’est l’électronégativité, voyons comment elle détermine si une liaison est polarisée ou non. Dans une liaison covalente entre un atome de forte électronégativité et un atome de faible électronégativité, par exemple, le fluor et l’hydrogène, les électrons liants qui constituent la liaison covalente devraient être attirés vers l’atome de fluor, puisque dans une liaison covalente entre deux atomes qui ont des électronégativités significativement différentes, les électrons liants sont attirés vers l’atome le plus électronégatif. Comme les électrons sont chargés négativement et qu’ils sont rapprochés de l’atome de fluor, l’atome de fluor a maintenant une charge partielle négative. Cela signifie que l’atome d’hydrogène a une charge partielle positive. Cette différence de charges crée ce que nous appelons un dipôle.

Un dipôle est créé à partir d’un partage inégal de la densité électronique entre les atomes. C’est le symbole que nous utilisons pour représenter un dipôle, où la flèche pointe vers l’extrémité partiellement négative. Nous disons que cette liaison est polarisée. Dans une liaison covalente entre deux atomes identiques, par exemple une molécule de fluor diatomique, les électronégativités sont les mêmes. Cela signifie que les électrons liants sont attirés vers les deux noyaux atomiques de la même manière. Cette liaison est considérée comme étant non polarisée. Certaines liaisons covalentes entre des atomes différents sont également considérées comme non polarisées.

Pour les liaisons entre des atomes tels que l’hydrogène et le carbone, qui ont des électronégativités similaires, les électrons liants sont seulement légèrement plus attirés par le carbone que par l’hydrogène. Ainsi, une liaison carbone-hydrogène est également considérée comme non polarisée. En règle générale, pour qu’une liaison soit polarisée, la différence d’électronégativité entre les deux atomes doit être comprise entre 0,5 et 1,7.

Maintenant que nous savons ce qui rend une liaison polarisée ou non polarisée, regardons les liaisons impliquées dans la molécule donnée dans la question. La question nous interroge sur l’eau, ou H2O. Les molécules d’eau ne contiennent qu’un seul type de liaison, une liaison OH. L’oxygène a une valeur de 3,44 sur l’échelle d’électronégativité de Pauling, et l’hydrogène une valeur de 2,2. La différence entre ces valeurs est de 1,24. Comme il s’agit d’une grande différence, nous pouvons déterminer que la liaison OH est une liaison polarisée, bien qu’il soit plus précis d’avoir les valeurs réelles d’électronégativité. Nous pourrions déterminer que cette liaison est polarisée en regardant le tableau périodique. Comme l’oxygène et l’hydrogène sont très éloignés dans le tableau périodique, il est probable que leurs valeurs d’électronégativité soient très différentes. Ainsi, la liaison OH est polarisée.

Il est très important de noter que bien que nous ayons déterminé que la liaison OH est polarisée, cela ne signifie pas nécessairement qu’une molécule d’eau sera polaire. Pour nous aider à expliquer ce concept, examinons d’abord une liaison carbone-oxygène. Une liaison carbone-oxygène est polarisée. L’oxygène est plus électronégatif que le carbone, donc la flèche qui représente le dipôle pointe vers l’atome d’oxygène. Une molécule de dioxyde de carbone contient deux doubles liaisons carbone-oxygène. Nous devons donc également dessiner une flèche pour représenter le dipôle entre l’atome de carbone et l’autre atome d’oxygène. Les dipôles de liaison sont dans des directions opposées, donc ils s’annulent essentiellement. Ainsi, bien que les liaisons dans le CO2 aient un dipôle, le dioxyde de carbone n’a pas de moment dipolaire net. Ainsi, il est apolaire.

Comme le dioxyde de carbone, l’eau a deux liaisons polarisées, mais contrairement au dioxyde de carbone, qui a une géométrie linéaire, l’eau a une géométrie courbée. Les dipôles de liaison dans l’eau ne s’annulent pas, et il y a donc un moment dipolaire moléculaire net. Par conséquent, l’eau est une molécule polaire. Les molécules d’eau sont très polaires et elles ont de fortes interactions électrostatiques avec d’autres molécules chargées et polaires. Ainsi, de nombreuses autres espèces chargées et polaires se dissoudront dans l’eau. On peut donc se référer à l’eau comme à un solvant polaire.

Donc, la réponse à la question « Une molécule d’eau est-elle un solvant polaire ou apolaire ? », c’est un solvant polaire.

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