La polaridad de un enlace químico

La polaridad de un enlace químico se da cuando existe una distribución asimétrica de la nube electrónica del enlace en torno a los dos átomos que forman dicho enlace. Esto sucede cuando ambos átomos tienen distinta electronegatividad. Por ejemplo, si consideramos lamolécula de H2, formada por dos átomos idénticos, no hay distinta electronegatividad entre ellos y, por tanto, el enlace no es polar, sino apolar. La nube electrónica se distribuye de forma simétrica en torno a los dos átomos.

En cambio, en la molécula, por ejemplo, de HBr, al ser el bromo más electronegativo que el hidrógeno, atrae hacia sí los electrones del enlace químico y la nube electrónica quedará distribuida de forma asimétrica. Decimos que el enlace H-Br es polar y que, aunque la molécula globalmente sea neutra, por esta distribución asimétrica queda una densidad de carga negativa sobre el Br, lo cual representamos como delta(-), y una densidad de carga positivasobre el hidrógeno, representada como delta(+). Delta(-) y delta(+) son iguales y de signo contrario.

La electronegatividad (abreviación EN, símbolo χ (letra griega chi)), es la medida de la capacidad de un átomo (o de manera menos frecuente un grupo funcional) para atraer hacia él los electrones, cuando forma un enlace químico en una molécula.1 También debemos considerar la distribución de densidad electrónica alrededor de un átomo determinado frente a otros distintos, tanto en una especie molecular como en sistemas o especies no moleculares. El flúor es el elemento con más electronegatividad, el francio es el elemento con menos electronegatividad.

La electronegatividad de un átomo determinado, está afectada fundamentalmente por dos magnitudes: su masa atómica y la distancia promedio de los electrones de valencia con respecto al núcleo atómico. Esta propiedad se ha podido correlacionar con otras propiedades atómicas y moleculares. Fue Linus Pauling el investigador que propuso esta magnitud por primera vez en el año 1932, como un desarrollo más de su teoría del enlace de valencia.2 La electronegatividad no se puede medir experimentalmente de manera directa como, por ejemplo, la energía de ionización, pero se puede determinar de manera indirecta efectuando cálculos a partir de otras propiedades atómicas o moleculares.

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Un dipolo eléctrico es un sistema de dos cargas de signo opuesto e igual magnitud cercanas entre sí.

Los dipolos aparecen en cuerpos aislantes dieléctricos. A diferencia de lo que ocurre en los materiales conductores, en los aislantes los electrones no son libres. Al aplicar un campo eléctrico a un dieléctrico aislante éste se polariza dando lugar a que los dipolos eléctricos se reorienten en la dirección del campo disminuyendo la intensidad de éste.

Se define como momento dipolar químico (μ) a la medida de la intensidad de la fuerza de atracción entre dos átomos. Es la expresión de la asimetría de la carga eléctrica en un enlace químico. Está definido como el producto entre la distancia "d" que separa a las cargas (longitud del enlace) y el valor de las cargas iguales y opuestas en un enlace químico:

Usualmente se encuentra expresado en Debyes (1 D = 1 A . 1 ues). El valor de q puede interpretarse como el grado de compartición de la carga, es decir, según las diferencias de electronegatividad, que porcentaje (100q) de la carga compartida por el enlace covalente está desplazada hacia la carga en cuestión. Dicho de otro modo, q representa qué parte de un electrón está siendo "sentida" de más o de menos por las cargas en cuestión.

El momento dipolar (u) es una medida cuantitativa de la polaridad de una molecula. Mientras mayor sea el desplazamiento electrónico en la molécula, mayor es su momento dipolar. La unidad de momento dipolar es el Debye: 1D = 3,34x10(-30) Cm . Se debe considerar la geometria de la molécula para saber si es polar o no. Ej. El CO2 no es polar (u=0), ya que por tener una estructura lineal, sus dipolos se anulan entre sí por ser de igual magnitud, pero sentidos opuestos. El agua tiene un momento dipolar (u=1,84D) por tener geometría angular y dipolos que no se cancelan.

El momento dipolar es una característica de las moléculas polares, se define como el producto vectorial de la carga (q) por la distancia ® entre los centros de cargas y orientado desde el centro negativo al positivo. Si la molécula es poliatómica el momento dipolar se obtiene como suma vectorial de los momentos dipolares de enlaces, es decir:

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el cuál suele expresarse en Debyes (1D = 3.336x10-30 C.m.).

Cuando una molécula con momento dipolar nulo se coloca en un campo eléctrico externo, el campo desplaza los centros de carga positiva y negativa, polarizando la molécula y produciendo en ella un momento dipolar inducido. Si el momento dipolar no es nulo se le sumara este momento inducido.

El momento dipolar inducido es proporcional al campo eléctrico E que experimenta la molécula donde la constante de proporcionalidad se denomina polarizabilidad de la molécula, De hecho, es función de la dirección de la molécula.

Cuando una sustancia se somete a la acción de un campo eléctrico se produce una polarización en el medio (dieléctrico) como consecuencia de dos efectos. Por un lado, la polarización por distorsión originada por el desplazamiento de la nube electrónica (polarización electrónica, Pe) y de los núcleos atómicos (polarización atómica Pa " 0). Por otro lado, si las moléculas presentes en el medio son polares se produce una orientación de los dipolos en la dirección del campo eléctrico aplicado, la cual se conoce como polarización por orientación (P ). De acuerdo con esto, la polarización total puede expresarse como suma de estas contribuciones.

Los momentos dipolares permantes son los que hay en las moleculas polares. En un enlace covalente donde existe una diferencia de electronegatividad de entre 2 y 0,4, se dice que hay un dipolo positivo (densidad de carga positiva)

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