極性と無極性 (Polar and Non-Polar)

PolarとNon-Polarについて、基礎化学は基礎とあるだけに今後化学を勉強や実際に使っていく際に必ずと言って良いほど必要となり、何度も振り返ることがある。ここに覚書として簡潔に書くことで人に説明もできるようになり、また今後、自分が復習しやすくするためのもの。

Definition

極性とはプラスとマイナスの電極の偏りがあることで
Polarとは、プラスマイナスの電極の偏りがあること
Non-Polarとは、プラスマイナスの電極の偏りがないこと。

Polar と Non-Polarの見分け方

見分け方は、２原子分子か３原子以上の分子かの違いで異なる。
分子というのは、水で言うとH２O
原子はそれでいうHとO

２原子分子　とは２つの原子でなる分子のこと
３原子以上の分子　とは３つ以上の原子でなる分子のこと

後に必要となってくる知識として、電子陰極性がある。
電子陰極性は電子が引っ張り合う力のことで、電子陰極性が強い原子ほど、原子を強く引っ張る。原子周期表 (Periodic Table of the Elements) の右上にいく程大きくなる。＊但し、希ガスは除く。

２原子分子

Polar　の場合、違う元素同士で分子を作っている。
例として、HF や HCl などがある。
原理としては、
フッ化水素の場合、電子陰極性の強さでF（フッ素）はH（水素）より強く、HはFに引っ張られる状態である。これはマイナス電極を多く持っているFにHのマイナス電子は引っ張られ奪われるため、プラスに帯電する。
このためFはマイナスに帯電、Hはプラスに帯電するため、同じ分子内でも帯電しているためPolar (極性分子) である。

Non-Polar　の場合、同じ元素で分子を作っている。
例として、H2 や Cl2 などがある。
上記の原理で考えると同じ元素の場合、HとHは同じ元素で引っ張り合う力も同じで、プラスにもマイナスにも帯電しないためNon-Polar (無極性) となる。

３原子分子

Polar　の場合、三角錐や折れ線となる。
例として、H2O（水）について考える。
H2Oは、Hが２つとOが１つでなっていて、O は H より周期表から F に近いため電子陰極性は強い。そして O と H は共有する電子の対は O が H を引っ張る状態となっているため、H2O は Polar である。

Non-Polar　の場合、分子の形が正四面体や直線となる。
例として、CO2 (二酸化炭素)について考える。
CO2は C と O は違う元素であるため電子陰極性は異なり、C は O より周期表でみると F に近く強い。このため電極を帯びているように思えるが、共有する電子が対となり引っ張る力が打ち消しあう（つり合っている）状態となているため、Non-Polarとなる。また分子の形は直線となっている。

あとがき

日常生活にて中学や高校で学んだ化学の知識が何の役に立つのだろうと思うことが、実際、学生時代に何度もこの疑問が沸き起こった。今になって思うと、学生時代に一度学んだことは少し振り返ることで割とすんなり頭に入って理解できたり、次の何かを理解する時の鍵になっていたりもする。

このＮＯＴＥは、学生達に質問される際や実験の説明に必要となるため、書くことによって理解を深め説明がしやすくなるよう頭を整理する意味でざっと書いた。そのため今後、図等を作成したりして、適宜updateしていこうと思っている。