Polaridad (química)

La polaridad química o solo polar es una propiedad de las moléculas que representa la separación de las cargas eléctricas en la misma molécula (consultar también dipolo eléctrico). Esta propiedad está íntimamente relacionada con otras propiedades como la solubilidad, el punto de fusión, el punto de ebullición, las fuerzas intermoleculares, etc. El compuesto 'NaCl' (sal común) si bien no es un compuesto molecular sino que es una red iónica, podría usarse en un ejemplo del efecto de una molécula o disolvente apolar ya que las moléculas de agua, polares, se introducen en los espacios vacíos entre los iones del cristal iónico (NaCl) justamente debido a su polaridad, acercándose el diferencial de carga positiva del agua a los iones Cl^- y el negativo al Na⁺, debilitan el enlace iónico, logran que los iones se alejen y así lo disuelven permaneciendo adosadas a estos. En general, semejante disuelve a semejante: solvente apolar disuelve solución apolar, y viceversa.

Al formarse una molécula de modo enlace covalente el par de electrones tiende a desplazarse hacia el átomo que tiene mayor electronegatividad. Esto origina una densidad de carga desigual entre los núcleos que forman el enlace (se forma un dipolo eléctrico). El enlace es más polar cuanto mayor sea la diferencia entre las electronegatividades de los átomos que se enlazan; así pues, dos átomos iguales atraerán al par de electrones covalente con la misma fuerza (establecida por la ley de Coulomb) y los electrones permanecerán en el centro haciendo que el enlace sea apolar.

A los enlaces covalentes polares se les llama así porque al compartir desigualmente los electrones se generan dos polos; un enlace covalente polar tiene polos positivos y negativos separados.

Pero un enlace polar no requiere siempre una molécula polar; para averiguar si una molécula es polar hay que atender a la cantidad de enlaces polares y la estructura de la molécula. Para ello es necesario determinar un parámetro físico llamado momento dipolar eléctrico del dipolo eléctrico. Se define como una magnitud vectorial con módulo igual al producto de la carga q por la distancia que las separa d, cuya dirección va de la carga negativa a la positiva. La polaridad es la suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces, y viendo si la suma vectorial es nula o no observaremos su carácter polar o apolar.

De esta manera una molécula que solo contiene enlaces apolares es siempre apolar, ya que los momentos dipolares de sus enlaces son nulos. En moléculas diatómicas son apolares las moléculas formadas por un solo elemento o elementos con diferencia de electronegatividad muy reducida.

Serán también apolares las moléculas simétricas por el mismo motivo. El agua, por ejemplo, es una molécula fuertemente polar ya que los momentos dipolares de los enlaces dispuestos en «V» se suman ofreciendo una densidad de carga negativa en el oxígeno y dejando los hidrógenos casi sin electrones.

La polaridad es una característica muy importante ya que puede ayudarnos a reconocer moléculas (por ejemplo, a diferenciar el trans-dicloroetano, que es apolar, y el cis-dicloroetano, que es fuertemente polar). También es importante en disoluciones ya que un disolvente polar solo disuelve otras sustancias polares y un disolvente apolar solo disuelve sustancias apolares («semejante disuelve a semejante»). Aunque la polaridad de un disolvente depende de muchos factores, puede definirse como su capacidad para solvatar y estabilizar cargas. Por último la polaridad influye en el estado de agregación de las sustancias así como en termodinámica, ya que las moléculas polares ofrecen fuerzas intermoleculares (llamadas fuerzas de atracción dipolo-dipolo) además de las fuerzas de dispersión o fuerza de London.

Las moléculas no polares son aquellas moléculas que se producen por la unión entre átomos que poseen igual electronegatividad, por lo que las fuerzas con las que los átomos que conforman la molécula atraen los electrones del enlace son iguales, produciéndose así la anulación de dichas fuerzas. También se originan moléculas no polares por la unión entre átomos con diferente electronegatividad; si la molécula resultante tiene una geometría regular debido a la inexistencia de pares no enlazantes, los momentos dipolares se anularán en la suma vectorial por lo que la molécula será apolar con un momento dipolar total nulo.Un ejemplo de una molécula apolar es la molécula de oxígeno (O₂). En esta molécula cada átomo de oxígeno atrae a los electrones compartidos hacia sí mismo con una misma intensidad pero en dirección contraria, por lo que se anulan las fuerzas de atracción y la molécula no se convierte, se transforma en un dipolo. Además se pueden identificar a través de la estructura de Lewis con pares libres, es decir si tiene pares libres es polar y si no tiene es apolar.

Las moléculas anfipáticas tienen regiones polares y regiones apolares, de manera que una parte de la molécula (la polar) interacciona con el agua y la otra (la apolar) no. Esta propiedad es fundamental en los sistemas biológicos, ya que son la base de las bicapas lipídicas que forman la membrana plasmática de las células. Las principales moléculas anfipáticas de las membranas celulares son los fosfolípidos que, en un entorno acuoso, se autoorganizan en micelas o bicapas.

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