Moléculas No Polares: Definición y ejemplos

Comprender las moléculas no polares

Las moléculas apolares se definen como moléculas que no tienen cargas eléctricas ni cargas parciales. Las moléculas no polares están formadas por átomos que tienen un valor similar de electronegatividad. La electronegatividad es la tendencia de un átomo a atraer electrones. Cuando dos átomos de electronegatividad similar comparten electrones en un enlace covalente, son atraídos por igual hacia cualquiera de los átomos. Por tanto, hay una distribución equitativa de carga y toda la molécula es neutra y, por tanto, no polar. Dos ejemplos importantes de moléculas no polares son el oxígeno y el dióxido de carbono.

¿Qué constituye una molécula no polar?

Dos factores principales determinan cuál es la polaridad de una molécula:

• Enlaces covalentes no polares
• Geometría molecular

Enlaces covalentes no polares

Los enlaces covalentes no polares se producen cuando dos átomos no metálicos comparten electrones por igual. El enlace no polar es una forma de formar compuestos no polares. En un enlace covalente no polar, ambos átomos tienen electronegatividad similar, lo que resulta en un intercambio igual de electrones y sin carga en todas las moléculas. Por ejemplo, el metano tiene un átomo de carbono unido a cuatro átomos de hidrógeno. El carbono y el hidrógeno tienen electronegatividad relativamente igual, por lo que los electrones se comparten por igual y la molécula es apolar. De manera similar, el gas oxígeno está formado por dos átomos de oxígeno. Estos átomos tienen electronegatividad idéntica y, por tanto, crean un enlace no polar.

Geometría molecular

La geometría molecular de una molécula es la forma en que los átomos se organizan en el espacio y se unen entre sí. Cuando los átomos tienen electronegatividad desigual, el resultado es un enlace covalente polar, donde los electrones se comparten de manera desigual. Esto crea pequeñas cargas parciales en los átomos llamadas momentos dipolares. Un momento dipolar es un vector con magnitud y dirección. Por tanto, el dipolo total de una molécula es la suma vectorial de todos los momentos dipolares entre los diferentes enlaces. Cuando dos dipolos son iguales pero están orientados en sentido opuesto, se cancelan entre sí y el dipolo general de la molécula es cero, creando una molécula no polar.

Ejemplos de moléculas no polares

Las moléculas apolares son extremadamente importantes para los humanos tanto en términos de biología como de usos industriales. Algunos tipos diferentes de moléculas no polares incluyen:

• Elementos homonucleares diatómicos
• Moléculas heteronucleares triatómicas.
• Gases nobles
• Moléculas simétricas
• Moléculas orgánicas

Elementos homonucleares diatómicos

Los elementos homonucleares diatómicos son moléculas formadas por dos átomos del mismo tipo. Las moléculas diatómicas son siempre lineales y, por tanto, tienen la orientación correcta para cancelar los dipolos opuestos. Sus átomos son del mismo elemento y por tanto tienen la misma electronegatividad y forman enlaces covalentes apolares. Algunos ejemplos de elementos homonucleares diatómicos incluyen:

• Oxígeno
• Nitrógeno
• Cloro
• Flúor
• Hidrógeno

Moléculas heteronucleares triatómicas

Las moléculas heteronucleares triatómicas son aquellas que están compuestas por tres átomos, de al menos dos o más elementos diferentes. Estas moléculas suelen contener átomos con diferente electronegatividad pero tienen una geometría que permite la cancelación de los momentos dipolares. Algunos ejemplos de moléculas heteronucleares triatómicas incluyen:

• Dióxido de carbono
• Trifluoruro de boro

Gases nobles

Los gases nobles son elementos que tienen una capa exterior completa y no son reactivos. Esto significa que pueden existir en forma estable como átomos individuales. Aunque no existen enlaces con los gases nobles, todavía se consideran no polares porque no tienen carga. Los gases nobles incluyen:

• Helio
• Neón
• Argón
• Criptón
• Xenón
• Radón

Moléculas simétricas

Las moléculas simétricas tienen configuraciones que producen moléculas no polares, aunque los átomos individuales puedan tener diferente electronegatividad. En una molécula simétrica, los átomos unidos a un átomo central están todos espaciados uniformemente. Algunos ejemplos de átomos simétricos incluyen:

• Metano
• Tetrafluoruro de carbono
• Dióxido de carbono

¿Por qué el dióxido de carbono se considera no polar?

El dióxido de carbono es una molécula apolar simétrica. También es una molécula heteronuclear triatómica. El dióxido de carbono está formado por un átomo de carbono unido a dos átomos de oxígeno. El oxígeno es más electronegativo que el carbono, pero los enlaces carbono-oxígeno están orientados exactamente a 180 grados uno del otro. Esto hace que los momentos dipolares en ambos enlaces se cancelen, creando una molécula apolar. Otro ejemplo del impacto de la geometría molecular es el tetracloruro de carbono. En el tetrafluoruro de carbono, los átomos de fluoruro son más electronegativos que el átomo de carbono. Sin embargo, todos están dispuestos por igual en geometría tetraédrica, anulándose así entre sí y creando una molécula apolar. De manera similar, en el trifluoruro de boro, los átomos de fluoruro son más electronegativos que los de boro. Sin embargo, están igualmente espaciados y los momentos dipolares se cancelan entre sí, produciendo una molécula apolar.

Moléculas no polares en compuestos orgánicos

Las moléculas orgánicas son aquellas que se construyen a partir del elemento carbono. Las moléculas orgánicas tienen usos importantes para los humanos y son el tipo de molécula que forma todas las células vivas, así como combustibles como la gasolina. Las moléculas orgánicas suelen estar compuestas de carbono e hidrógeno, que tienen la misma electronegatividad. Por tanto, muchas moléculas orgánicas son apolares. Por ejemplo, los ácidos grasos son largas cadenas de carbono e hidrógeno en el cuerpo que ayudan a almacenar energía. Algunos ejemplos adicionales de moléculas orgánicas incluyen:

• Etileno
• Alquenos
• Gasolina

Comparación de moléculas polares y no polares

Las moléculas polares son aquellas que tienen carga y sí se mezclan bien con el agua. Las moléculas son polares si tienen cargas completas o un dipolo general. Los dos factores principales que determinan si una molécula será polar son los enlaces covalentes polares y los momentos de enlace residuales. En los enlaces polares, los dos átomos tienen electronegatividad desigual y, por tanto, los electrones no se comparten por igual. Con moléculas polares versus no polares, es posible que los momentos dipolares de diferentes enlaces no se cancelen en las moléculas polares como lo hacen en las moléculas no polares y esto puede hacer que la molécula sea polar en general.

Por ejemplo, el agua es una molécula polar. El agua está formada por un átomo de oxígeno unido a dos átomos de hidrógeno. El oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno, por lo que atrae a los electrones más cerca de su núcleo. Esto crea una carga parcial positiva en los átomos de hidrógeno y una carga parcial negativa en el átomo de oxígeno. La geometría molecular de una molécula de agua está curvada, por lo que los dipolos no se cancelan. Sin embargo, el dióxido de carbono es una molécula apolar. El dióxido de carbono consta de un átomo de carbono con doble enlace a dos átomos de oxígeno. Aunque el oxígeno es más electronegativo, los dos átomos de oxígeno están dispuestos uno frente al otro. Entonces, los dos dipolos se cancelan y la molécula es en general no polar.

Algunos ejemplos adicionales de moléculas polares incluyen:

• Sulfuro de hidrógeno
• Fluoruro de hidrógeno
• Fosfato
• Cloruro de sodio
• Glucosa

El papel de la polaridad en la miscibilidad

En química, la polaridad es lo que determina cómo se disolverán las diferentes moléculas, lo que se llama miscibilidad. Las moléculas se disuelven con otras moléculas similares. Por tanto, un compuesto polar no se disolverá en un disolvente apolar. Una forma de evitarlo es utilizar una molécula que tenga polaridad intermedia. Puede interactuar con moléculas polares y no polares, ayudándolas a mezclarse. Por ejemplo, la suciedad y el polvo tienden a ser apolares. Por lo tanto, puede resultar difícil disolverlos en agua polar durante el lavado. El jabón tiene polaridad intermedia y tiene partes que son tanto polares como apolares, llamadas anfipáticas. Esto permite que el jabón interactúe tanto con la suciedad como con el agua, permitiéndoles disolverse.

La polaridad es importante para los seres vivos. La membrana celular está formada por lípidos anfipáticos con colas apolares y cabezas polares dispuestas en una bicapa. Las colas apolares internas impiden que las moléculas se difundan directamente a través de la membrana, a menos que sean muy pequeñas y también apolares. Por ejemplo, la glucosa no puede cruzar la membrana sin ayuda, pero las hormonas esteroides, como el estrógeno y la testosterona, sí pueden. Esto ayuda a proteger la célula y le permite regular lo que entra y sale.

Resumen de la lección

Las moléculas apolares son moléculas que no tienen carga total y no se mezclan bien con el agua. Las moléculas no polares pueden deberse a la presencia de enlaces covalentes no polares entre moléculas con electronegatividad similar o a la geometría molecular que permite la cancelación de los momentos dipolares entre enlaces individuales. Los gases nobles existen como átomos individuales pero también se consideran no polares. Algunos ejemplos de moléculas no polares incluyen:

• Cadenas de ácidos grasos de carbono e hidrógeno.
• Gasolina
• Gas oxígeno
• Dióxido de carbono
• Metano
• Helio

Las moléculas polares son moléculas que sí tienen carga y pueden mezclarse con agua. Las moléculas polares pueden ocurrir debido a una geometría molecular desigual que impide que los momentos dipolares se cancelen o debido a la presencia de enlaces covalentes polares entre átomos que tienen diferente electronegatividad. El agua es un ejemplo importante de molécula polar.