Water is een polair molecuul en werkt ook als een polair oplosmiddel. Wanneer wordt gezegd dat een chemische soort 'polair' is, betekent dit dat de positieve en negatieve elektrische ladingen ongelijkmatig zijn verdeeld. De positieve lading komt uit de atoomkern, terwijl de elektronen de negatieve lading leveren. Het is de beweging van elektronen die de polariteit bepaalt. Hier is hoe het werkt voor water.
Polariteit van een watermolecuul
Water (H2O) is polair vanwege de gebogen vorm van het molecuul. De vorm betekent het grootste deel van de negatieve lading van de zuurstof aan de zijkant van het molecuul en de positieve lading van de waterstofatomen bevindt zich aan de andere kant van het molecuul. Dit is een voorbeeld van polair covalent chemische hechting. Wanneer opgeloste stoffen aan water worden toegevoegd, kunnen ze worden beïnvloed door de ladingsverdeling.
De reden dat de vorm van het molecuul niet lineair en niet-polair is (zoals CO2) is vanwege het verschil in elektronegativiteit
tussen waterstof en zuurstof. De elektronegativiteitswaarde van waterstof is 2,1, terwijl de elektronegativiteit van zuurstof 3,5 is. De hoe kleiner het verschil tussen elektronegativiteitswaarden, hoe groter de kans dat atomen een covalente stof vormen binding. Een groot verschil tussen elektronegativiteitswaarden wordt gezien bij ionische bindingen. Waterstof en zuurstof werken beide onder normale omstandigheden als niet-metalen, maar zuurstof is nogal een iets meer elektronegatief dan waterstof, dus de twee atomen vormen een covalente chemische binding, maar dat is het wel polair.Het sterk elektronegatieve zuurstofatoom trekt elektronen of negatieve lading aan, waardoor het gebied rond de zuurstof negatiever wordt dan de gebieden rond de twee waterstofatomen. De elektrisch positieve delen van het molecuul (de waterstofatomen) worden weggebogen van de twee gevulde orbitalen van de zuurstof. In feite worden beide waterstofatomen aangetrokken door dezelfde zijde van het zuurstofatoom, maar ze zijn zo ver van elkaar verwijderd als ze kunnen zijn omdat de waterstofatomen beide een positieve lading hebben. De gebogen vorm is een balans tussen aantrekkingskracht en afstoting.
Onthoud dat, hoewel de covalente binding tussen elke waterstof en zuurstof in water polair is, een watermolecuul in zijn geheel een elektrisch neutraal molecuul is. Elk watermolecuul heeft 10 protonen en 10 elektronen, voor een netto lading van 0.
Waarom water een polair oplosmiddel is
De vorm van elk watermolecuul beïnvloedt de manier waarop het in wisselwerking staat met andere watermoleculen en met andere stoffen. Water werkt als een pool oplosmiddel omdat het kan worden aangetrokken door de positieve of negatieve elektrische lading op een opgeloste stof. De lichte negatieve lading bij het zuurstofatoom trekt nabijgelegen waterstofatomen aan uit water of positief geladen gebieden van andere moleculen. De enigszins positieve waterstofzijde van elk watermolecuul trekt andere zuurstofatomen en negatief geladen gebieden van andere moleculen aan. De waterstofbinding tussen de waterstof van een watermolecuul en zuurstof van een ander houdt water bij elkaar en geeft het interessante eigenschappen, maar waterstofbruggen zijn niet zo sterk als covalente bindingen. Terwijl de watermoleculen door waterstofbinding tot elkaar worden aangetrokken, is ongeveer 20% van hen op elk moment vrij om te interageren met andere chemische soorten. Deze interactie wordt hydratatie of oplossen genoemd.