El O3, también conocido como ozono, es un compuesto químico muy famoso en nuestros libros de química. El ozono o trioxígeno es el compuesto inorgánico presente en la atmósfera de la Tierra que nos salva de los dañinos rayos ultravioleta procedentes del Sol. Hay una pregunta muy famosa sobre si el O3 es polar o no polar.
En este artículo, explicaré la respuesta a esta pregunta en detalle y trataremos de conocer la estructura química de la molécula de O3.
Entonces, ¿el O3 es polar o no polar? El O3 es una molécula polar y se debe a su geometría molecular doblada. En el O3, los momentos dipolares eléctricos de los enlaces no se contrarrestan entre sí, lo que da lugar a un momento dipolar neto. Debido a esto, el O3 (Ozono) es de naturaleza polar.
Estudiemos esto en detalle.
Estructura molecular del O3
Veamos primero la estructura de Lewis del O3. El oxígeno (O) tiene un número atómico de 8 y hay 6 electrones en su capa de valencia.
El átomo de oxígeno del medio comparte 4 electrones para formar 1 enlace doble y 1 enlace simple con los otros 2 átomos de oxígeno.
A veces la gente se confunde pensando que si el oxígeno del medio hace 1 enlace doble y 1 enlace simple con los otros 2 átomos de oxígeno, entonces deberían quedar 3 electrones sin enlazar en él. Pero en realidad, sólo quedan 2 electrones no enlazados en el átomo de oxígeno del medio.
Es porque el O3 tiene 2 estructuras de resonancia que siguen resonando y el doble enlace y el enlace simple se forman alternativamente en ambos lados. Ambas estructuras se muestran en la figura mostrada arriba.
Por lo tanto, el átomo de oxígeno del medio se queda con 1 par solitario de electrones. Además, el par solitario proporciona una mayor repulsión a los pares de enlace en ambos lados, la geometría molecular de O3 resulta ser doblada. El ángulo entre sus pares de enlace resulta ser de 116 grados.
Debido a la repulsión del par solitario-par de enlace, la molécula de O3 se dobla en forma que resulta en un dipolo neto que imparte polaridad en la molécula.
¿Por qué el O2 es no polar pero el O3 es polar?
En la molécula de O2, 2 átomos de oxígeno están unidos con un doble enlace entre ellos. Cada uno de estos átomos tiene 2 pares solitarios entre sí, pero como sólo hay 2 átomos en esta molécula, el O2 tiene una forma lineal.
Además, los átomos son los mismos, es decir, el átomo de oxígeno, por lo tanto, no hay momento dipolar neto en la molécula. Por lo tanto, la molécula de O2 resulta ser no polar.
Pero el caso de O3 es diferente ya que hay 3 átomos debido a que tiene una forma doblada. Esta forma doblada resulta en un dipolo eléctrico neto que imparte la naturaleza polar en la molécula de O3.
La molécula de Ozono no mantiene ninguna simetría, tiene una forma doblada debido a los pares de soles desiguales en todos los átomos de oxígeno.
Es muy bien conocido que la repulsión par de soles-par de soles es mayor que la repulsión par de enlaces-par de enlaces y par de soles-par de enlaces. Por lo tanto, los átomos de oxígeno en el ozono se enfrentan a la repulsión par solitario-par solitario que conduce a una forma doblada.
El átomo de oxígeno exterior que está conectado al átomo central tiene una carga negativa parcial, ya que contiene más pares solitarios que otros átomos de oxígeno. Mientras que el átomo de Oxígeno central tiene una carga positiva parcial.
Factores que determinan la polaridad de una molécula
Momento dipolar
La molécula polar siempre tiene un valor de momento dipolar neto. Por ejemplo, el momento dipolar del ozono es 0,53 D. Debye es la unidad del SI del momento dipolar denotado por «D».
El momento dipolar neto de una molécula no polar resulta ser 0 D. Cuanto mayor es el valor del momento dipolar neto, mayor es la polaridad de la molécula.
Electronegatividad
En una molécula, si hay una diferencia en las electronegatividades de ambos átomos entonces el enlace compartido por ambos es polar. Cuanto mayor es la diferencia de electronegatividades de los átomos más es la polaridad global.
Si observamos la estructura de una molécula de Oxígeno, ambos átomos de oxígeno tienen la misma electronegatividad. Por lo tanto, el O2 es no polar.
Simetría
La polaridad y la no polaridad de una molécula también se pueden determinar simplemente viendo la geometría estructural de una molécula. Si la molécula no tiene simetría, resulta ser una molécula polar y si la forma es simétrica, es no polar.
Si observamos la molécula de gas de dióxido de carbono, el enlace C-O es polar debido a la diferencia de electronegatividad. La molécula de CO2 al ser simétrica tiene ambos enlaces C-O a 180 grados que anulan la polaridad. Por lo tanto, el CO2 es no polar.
Al observar estos factores, podemos comprobar si una molécula es polar o no polar.
Propiedades del ozono
El ozono protege a la tierra de los rayos ultravioleta procedentes del sol. Se forma una capa alrededor del espectro atmosférico y absorbe fuertemente los rayos UV alrededor de 220-290 nm.
Sin esta capa, estos rayos UV pueden dañar la vida acuática y las plantas en la superficie de la tierra y también a los humanos. Sin embargo, la capa de ozono se está agotando debido al calentamiento global, que aumenta día a día.
El ozono es más denso que el aire del entorno. Su densidad de vapor es de alrededor de 24.
Al liquidarse el ozono, se convierte en un líquido de color azul intenso.
El ozono puro existe en forma gaseosa de color azul con un fuerte olor irritante. Al solidificarse, existe como cristales de color violeta-negro.
El punto de ebullición del ozono es de alrededor de -112 grados Celcius.
El ozono es soluble en el agua a la presión atmosférica. Por lo tanto, el ozono es un buen oxidante con un potencial de oxidación de 2,07 V. Al ser un oxidante fuerte, también se utiliza en el tratamiento del agua.
El ozono es electrófilo y reacciona muy selectivamente con otros elementos.
El ozono es menos estable en el agua que en el aire. En el agua, la vida media del ozono es de unos 20 minutos, mientras que en el aire es de 12 horas.
En el tratamiento del agua, se utiliza para la esterilización del agua potable debido a su propiedad oxidante.
También se utiliza en la industria textil para el blanqueo.
Así que espero que hayan entendido por qué el ozono es polar en la naturaleza y cuáles son sus características.