Voda je polarna molekula a djeluje i kao polarno otapalo. Kad se za kemijsku vrstu kaže da je "polarna", to znači da su pozitivni i negativni električni naboji neravnomjerno raspoređeni. Pozitivni naboj dolazi iz atomskog jezgra, dok elektroni daju negativni naboj. Kretanje elektrona određuje polaritet. Evo kako to djeluje za vodu.
Polaritet vodene molekule
Voda (H2O) je polarna zbog savijenog oblika molekule. Oblik znači većinu negativnog naboja iz kisika na strani molekule, a pozitivan naboj atoma vodika je s druge strane molekule. Ovo je primjer polarne kovalente kemijsko vezivanje. Kada se otapala dodaju u vodu, na njih može utjecati raspodjela naboja.
Razlog zbog kojeg oblik molekule nije lineran i nepolaran (npr. Kao CO2) je zbog razlike u Elektronegativnost između vodika i kisika. Vrijednost elektronegativnosti vodika je 2,1, dok je elektronegativnost kisika 3,5. Što je manja razlika između vrijednosti elektronegativnosti, to je vjerojatnije da će atomi formirati kovalent veza. Velika razlika između vrijednosti elektronegativnosti je u ionskim vezama. Vodik i kisik djeluju kao nemetali u uobičajenim uvjetima, ali kisik je prilično malo više negativan od vodika, tako da dva atoma tvore kovalentnu kemijsku vezu, ali to je polarni.
Jako elektronegativni atom kisika na njega privlači elektrone ili negativan naboj, što područje oko kisika čini negativnijim od područja oko dva atoma vodika. Električno pozitivni dijelovi molekule (vodikovi atomi) su odmaknuti od dvije ispunjene orbitale kisika. U osnovi se oba atoma vodika privlače na istoj strani atoma kisika, ali međusobno su udaljeni koliko mogu biti jer vodikovi atomi nose pozitivan naboj. Izvijena konformacija predstavlja ravnotežu između privlačnosti i odbojnosti.
Zapamtite da iako je kovalentna veza između svakog vodika i kisika u vodi polarna, molekula vode je ukupno električno neutralna molekula. Svaka molekula vode ima 10 protona i 10 elektrona, pri neto naboju od 0.
Zašto je voda polarno otapalo
Oblik svake molekule vode utječe na način na koji djeluje s drugim molekulama vode i s drugim tvarima. Voda djeluje kao polar otapalo jer se na toplu može privući bilo pozitivni ili negativni električni naboj. Blagi negativni naboj blizu atoma kisika privlači obližnje atome vodika iz vode ili pozitivno nabijene regije drugih molekula. Blago pozitivna vodikova strana svake molekule vode privlači druge atome kisika i negativno nabijena područja drugih molekula. vodikova veza između vodika jedne molekule vode i kisika druge drži vodu zajedno i daje joj zanimljiva svojstva, ali vodikove veze nisu tako jake kao kovalentne veze. Iako se molekule vode međusobno privlače vezanjem vodika, oko 20% njih je u svakom trenutku slobodno za interakciju s drugim kemijskim vrstama. Ta se interakcija naziva hidratacija ili otapanje.