L’O3, également connu sous le nom d’ozone est un composé chimique très célèbre dans nos manuels de chimie. L’ozone ou trioxygène est le composé inorganique présent dans l’atmosphère terrestre qui nous préserve des rayons ultraviolets nocifs provenant du Soleil. Il y a une question très célèbre concernant le fait que O3 est polaire ou non polaire.
Dans cet article, j’expliquerai la réponse à cette question en détail et nous essaierons d’apprendre la structure chimique de la molécule O3.
Alors, est-ce que O3 est polaire ou non polaire ? O3 est une molécule polaire et cela est dû à sa géométrie moléculaire courbée. Dans O3, les moments dipolaires électriques des liaisons ne se contrebalancent pas, ce qui entraîne un moment dipolaire net. En raison de cela, O3 (Ozone) est de nature polaire.
Etudions cela en détail.
Structure moléculaire de O3
Regardons d’abord la structure de Lewis de O3. L’oxygène (O) a un numéro atomique de 8 et il y a 6 électrons dans sa coquille de valence.
L’atome d’oxygène du milieu partage 4 électrons pour former 1 double liaison et 1 liaison simple avec les 2 autres atomes d’oxygène.
Parfois les gens sont confus que si l’oxygène du milieu fait 1 double liaison et 1 liaison simple avec les 2 autres atomes d’oxygène, alors il devrait rester 3 électrons non liants sur lui. Mais en réalité, il ne reste que 2 électrons non liants sur l’atome d’oxygène du milieu.
C’est parce que l’O3 a 2 structures de résonance qui continuent à résonner et la double liaison et la liaison simple se forment alternativement des deux côtés. Ces deux structures sont représentées dans la figure ci-dessus.
Il reste donc à l’atome d’oxygène du milieu 1 paire d’électrons solitaires. En outre, la paire solitaire fournit une plus grande répulsion aux paires de liaison des deux côtés, la géométrie moléculaire de O3 sort pour être plié. L’angle entre ses paires de liaison sort pour être 116 degrés.
En raison de la répulsion de la paire solitaire-paire de liaison, la molécule O3 est courbée dans la forme qui résulte en un dipôle net qui imprime la polarité dans la molécule.
Pourquoi O2 est non-polaire mais O3 polaire ?
Dans la molécule O2, 2 atomes d’oxygène sont réunis par une double liaison entre eux. Chacun de ces atomes a 2 paires solitaires l’un sur l’autre mais comme il n’y a que 2 atomes dans cette molécule, O2 est de forme linéaire.
De plus, les atomes sont les mêmes c’est-à-dire l’atome d’oxygène donc, il n’y a pas de moment dipolaire net dans la molécule. Par conséquent, la molécule O2 se révèle être non polaire.
Mais le cas de O3 est différent car il y a 3 atomes en raison desquels il a une forme courbée. Cette forme courbée entraîne un dipôle électrique net qui imprime une nature polaire à la molécule O3.
La molécule d’ozone ne maintient aucune symétrie, elle est courbée en forme en raison de paires solitaires inégales sur tous les atomes d’oxygène.
Il est très bien connu que la répulsion paire solitaire-paire solitaire est plus grande que la répulsion paire de liaison-paire de liaison et paire solitaire-paire de liaison. Par conséquent, les atomes d’oxygène dans l’ozone font face à une répulsion paire solitaire-paire solitaire qui conduit à une forme courbée.
L’atome d’oxygène extérieur qui est connecté à l’atome central a une charge négative partielle car il contient plus de paires solitaires que les autres atomes d’oxygène. Alors que l’atome d’oxygène central porte une charge positive partielle.
Facteurs qui déterminent la polarité d’une molécule
Moment dipolaire
La molécule polaire a toujours une valeur nette de moment dipolaire. Par exemple, le moment dipolaire de l’ozone est de 0,53 D. Debye est l’unité SI du moment dipolaire désigné par ‘D’.
Le moment dipolaire net d’une molécule non polaire s’avère être 0 D. Plus grande est la valeur du moment dipolaire net, plus grande est la polarité de la molécule.
Electronégativité
Dans une molécule, s’il y a une différence d’électronégativités des deux atomes alors la liaison partagée par les deux est polaire. Plus grande est la différence d’électronégativités des atomes plus grande est la polarité globale.
Si l’on regarde la structure d’une molécule d’oxygène, les deux atomes d’oxygène ont la même électronégativité. Ainsi, O2 est non polaire.
Symétrie
La polarité et la non-polarité d’une molécule peuvent également être déterminées en regardant simplement la géométrie structurelle d’une molécule. Si la molécule n’a pas de symétrie, elle se révèle être une molécule polaire et si la forme est symétrique, elle est non polaire.
Si nous regardons la molécule de gaz de dioxyde de carbone, la liaison C-O est polaire en raison de la différence d’électronégativité. La molécule de CO2 étant symétrique ont les deux liaisons C-O à 180 degrés qui annulent la polarité. Ainsi, le CO2 est non polaire.
En regardant ces facteurs, nous pouvons vérifier si une molécule est polaire ou non polaire.
Propriétés de l’ozone
L’ozone protège la terre des rayons ultraviolets provenant du soleil. Une couche se forme autour du spectre de l’atmosphère et elle absorbe fortement les rayons UV autour de 220-290 nm.
Sans cette couche, ces rayons UV peuvent endommager la vie aquatique et les plantes à la surface de la terre et les humains aussi. Cependant, la couche d’ozone s’appauvrit en raison du réchauffement climatique qui augmente de jour en jour.
L’ozone est plus dense que l’air dans l’environnement. Sa densité de vapeur est d’environ 24.
Lors de la liquidation de l’ozone, il se transforme en un liquide de couleur bleu profond.
L’ozone pur existe sous une forme gazeuse de couleur bleue avec une forte odeur irritante. A la solidification, il existe sous forme de cristaux violet-noir.
Le point d’ébullition de l’ozone est d’environ -112 degrés Celcius.
L’ozone est soluble dans l’eau à la pression atmosphérique. Ainsi, l’ozone est un bon oxydant avec un potentiel d’oxydation de 2,07 V. Étant un oxydant fort, il est également utilisé dans le traitement de l’eau.
L’ozone est électrophile et réagit très sélectivement avec d’autres éléments.
L’ozone est moins stable dans l’eau que dans l’air. Dans l’eau, la demi-vie de l’Ozone se repose à environ 20 minutes alors que, dans l’air, sa demi-vie se repose à 12 heures.
Dans le traitement de l’eau, il est utilisé pour la stérilisation de l’eau potable en raison de sa propriété oxydante.
Il est également utilisé dans les industries textiles à des fins de blanchiment.
Alors, j’espère que vous avez compris pourquoi l’Ozone est polaire dans la nature et quelles sont ses caractéristiques.
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