Как определить полярность кабеля? Простые способы определить плюс или минус.

Ни для кого не секрет, что знание полярности очень важно при подключении электроприборов. Нельзя подключать электроаппаратуру с нарушением полярности, она не только не будет работать, но и может выйти из строя. Конечно, чаще всего полярность  обозначается  символами
«+»  и «-» или с помощью цветовой маркировки: красный (плюс) и черный (минус).

Но что же делать, если провода одинакового цвета или на них нет никакой маркировки?
Обращаемся за помощью к нашему любимому мультиметру.

Теперь Вы понимаете, почему мы настоятельно советовали его приобрести в нашей предыдущей статье: «Какие инструменты нужны для проведения электромонтажных работ дома? Собираем ящик электрика».

А теперь переходим к самой любимой части работы с мультиметром, когда происходит настоящее волшебство. Допустим, у  мы хотим определить полярность контактов зарядки ноутбука, и мы хотим припаять контакты.

• Вставляем черный провод в гнездо «COM», а красный –   в гнездо со значком «HzV». Рычажок на мультиметре устанавливаем в положение измерения постоянного напряжения с порогом  20 В.
• Включаем в сеть зарядное устройство, красным и черным щупом касаемся до контактов разъёма (конечно, не замыкая их между собой одним щупом! Мы ведь не хотим ничего поломать. Только полярность определим — и всё!)
• Если Вы прикоснулись КРАСНЫМ щупом к ПЛЮСУ, то на мультиметре появится ПОЛОЖИТЕЛЬНОЕ значение.
• Или же обратная ситуация: на мультиметре появилось отрицательное значение. Значит, красный щуп находится в контакте с минусом.

Также есть любимая нами «умная» индикаторная отвертка, которая в некоторых случаях тоже может помочь определить полярность. Но, чтобы лишний раз не обнадеживать Вас  этим способом, советуем лишь действовать точно по инструкции, приложенной к индикаторной отвертке.

Но вот представьте ситуацию: стоите Вы в чистом поле, ящик электрика оказался по чистой случайности  сегодня забыт дома, а Вам именно сейчас нужно определить полярность контактов прибора в машине. И тут тихий голос специалиста 220.ru шепчет Вам: «Найди картошку…», нет, Вы не сошли с ума, и мы тоже!

Это еще один способ определить полярность контактов с помощью подручных средств.

• Берем сырой картофель (эксперты 220.ru предупреждают, что с запеченной картошкой на шашлыках это не получится).
• Разрезаем картофель пополам. Не бросаем эту затею. Следующий шаг уже приведет нас к победе.
• Подключаем необходимый прибор и вставляем контакты в несчастную картошку, которая именно сегодня служит нашим спасителем.
• Ждем 10-15 минут. На том месте, где находился плюс, появится светло-зеленое пятно, а где минус –  ничего.

Но вот Вы обнаружили, что картошки не оказалось, а лезть выкапывать картошку у местных как-то некрасиво, да и чревато последствиями. Для другого способа Вам понадобится лужа или речка. Да-да, это не ошибка, и мы не издеваемся над Вами.

• Наливаем воду в стакан, кружку (хорошо бы не металлическую и будет отлично, если вода будет теплой).
• Подключаем наш прибор, опускаем контакты в воду. Приглядитесь. Что Вы видите? И не надо говорить, что Вы видите сумасшедшего, который поверил нам и стоит с кружкой воды из лужи посреди поля.
• То, что Вы видите, называется электролиз воды. Из воды вокруг минусового контакта начинают выделяться пузырьки водорода. Хотим заметить, что анод тоже «пузырится», просто пузырьков меньше в два раза. Поэтому не стоит думать, что у Вас двоится в глазах после всех проведенных опытов.

Самое важное:  стоит помнить, что с переменным током опыты с картошкой и водой не будут работать. Для того чтобы определить фазу и ноль, Вам лучше ознакомиться со следующими публикациями:

• «Как пользоваться индикаторной отверткой и мультиметром для определения фазы и ноля?»
• «Определение фазы и ноля без приборов. Цветовая маркировка проводов.»

Авторский материал. Копирование полностью или частично разрешено только при наличии активной (кликабельной) ссылки на эту страницу и указании источника: «сайт 220.ru».

Узнаем как правильно определить полярность связи? Прямая и обратная полярность

Узнаем сегодня, как определить полярность связи и зачем это нужно. Раскроем физический смысл рассматриваемой величины.

Химия и физика

Когда-то все дисциплины, посвященные изучению окружающего мира, объединялись одним определением. И астрономы, и алхимики, и биологи были философами. Но сейчас существует строгое распределение по разделам науки, а большие университеты точно знают, что нужно знать математикам, а что – лингвистам. Впрочем, в случае химии и физики четкой границы нет. Часто они взаимно проникают друг в друга, а бывает, что идут параллельными курсами. В частности, спорным объектом является полярность связи. Как определить, относится эта область знания к физике или химии? По формальному признаку – ко второй науке: сейчас школьники изучают это понятие как часть химии, но без знаний по физике им не обойтись.

Строение атома

Для того чтобы понять, как определить полярность связи, сначала надо вспомнить, как устроен атом. В конце девятнадцатого века было известно, что любой атом нейтрален в целом, но содержит в разных обстоятельствах разные заряды. Резерфод установил, что в центре любого атома располагается тяжелое и положительно заряженное ядро. Заряд атомного ядра всегда целочисленный, то есть он составляет +1, +2 и так далее. Вокруг ядра располагается соответствующее количество легких отрицательно заряженных электронов, число которых строго соответствует заряду ядра. То есть если заряд ядра +32, то вокруг него должны располагаться тридцать два электрона. Они занимают определенные позиции вокруг ядра. Каждый электрон как бы «размазан» вокруг ядра на своей орбитали. Ее форма, позиция и расстояние до ядра определяются четырьмя квантовыми числами.

Почему возникает полярность

В нейтральном атоме, расположенном вдалеке от других частиц (например, в глубоком космосе, вне галактики), все орбитали симметричны относительно центра. Несмотря на довольно сложную форму некоторых из них, орбитали любых двух электронов не пересекаются в одном атоме. Но если наш отдельно взятый атом в вакууме встретит на своем пути другой (например, войдет в облако газа), то он захочет взаимодействовать с ним: орбитали валентных внешних электронов вытянутся в сторону соседнего атома, сольются с ним. Возникнет общее электронное облако, новое химическое соединение и, следовательно, полярность связи. Как определить, какой атом возьмет себе большую часть общего электронного облака, расскажем далее.

Какими бывают химические связи

В зависимости от типа взаимодействующих молекул, разности в зарядах их ядер и силы возникающего притяжения, существуют следующие типы химических связей:

• одноэлектронная;
• металлическая;
• ковалентная;
• ионная;
• ван-дер-ваальсова;
• водородная;
• двухэлектронная трёхцентровая.

Для того чтобы задаваться вопросом о том, как определить полярность связи в соединении, она должна быть ковалентной или ионной (как, например, у соли NaCl). В целом эти два типа связи различаются только тем, насколько сильно смещается электронное облако в сторону одного из атомов. Если ковалентная связь не образована двумя одинаковыми атомами (например, О₂), то она всегда слегка поляризована. В ионной связи смещение сильнее. Считается, что ионная связь приводит к образованию ионов, так как один из атомов «забирает» электроны другого.

Но на самом деле полностью полярных соединений не существует: просто один ион очень сильно притягивает к себе общее электронное облако. Настолько сильно, что оставшимся кусочком равновесия можно пренебречь. Итак, надеемся, стало понятно, что определить полярность ковалентной связи можно, а полярность ионной связи не имеет смысла определять. Хотя в данном случае различие между этими двумя типами связи – это приближение, модель, а не истинное физическое явление.

Определение полярности связи

Надеемся, читатель уже понял, что полярность химической связи – это отклонение распределения в пространстве общего электронного облака от равновесного. А равновесное распределение существует в изолированном атоме.

Способы измерения полярности

Как определить полярность связи? Вопрос этот далеко не однозначный. Для начала надо сказать, что раз симметрия электронного облака поляризованного атома отличается от аналогичной нейтрального, то и рентгеновский спектр изменится. Таким образом, смещение линий в спектре даст представление о том, какова полярность связи. А если требуется понять, как определить полярность связи в молекуле более точно, то надо знать не только спектр испускания или поглощения. Требуется выяснить:

• размеры участвующих в связи атомов;
• заряды их ядер;
• какие связи были созданы у атома до возникновения этой;
• какова структура всего вещества;
• если структура кристаллическая, какие в ней существуют дефекты и как они влияют на все вещество.

Полярность связи обозначается как верхний знак следующего вида: 0,17+ или 0,3-. Стоит также помнить, что один и тот же вид атомов будет иметь непохожую полярность связи в соединении с различными веществами. Например, в оксиде BeO у кислорода полярность 0,35-, а в MgO – 0,42-.

Полярность атома

Читатель может задать и такой вопрос: «Как определить полярность химической связи, если факторов так много?» Ответ одновременно и прост, и сложен. Количественные меры полярности определяются как эффективные заряды атома. Эта величина является разностью между зарядом находящегося в определенной области электрона и соответствующей области ядра. В целом эта величина достаточно хорошо показывает некую асимметричность электронного облака, которая возникает при образовании химической связи. Сложность состоит в том, что определить, какая именно область нахождения электрона принадлежит именно этой связи (особенно в сложных молекулах) почти что невозможно. Так что, как и в случае разделения химических связей на ионные и ковалентные, ученые прибегают к упрощениям и моделям. При этом отбрасываются те факторы и значения, которые влияют на результат незначительно.

Физический смысл полярности соединения

Каков же физический смысл значения полярности связи? Рассмотрим один пример. Атом водорода H входит как во фтороводородную кислоту (HF), так и в соляную (HCl). Его полярность в HF равна 0,40+, в HCl – 0,18+. Это значит, что общее электронное облако гораздо сильнее отклоняется в сторону фтора, чем в сторону хлора. И значит, что электроотрицательность атома фтора намного сильнее электроотрицательности атома хлора.

Полярность атома в молекуле

Но вдумчивый читатель вспомнит, что, помимо простых соединений, в которых присутствуют два атома, существуют и более сложные. Например, чтобы образовать одну молекулу серной кислоты (H₂SO₄), требуется два атома водорода, один – серы, и целых четыре кислорода. Тогда возникает другой вопрос: как определить наибольшую полярность связи в молекуле? Для начала надо помнить, что любое соединение имеет некоторую структуру. То есть серная кислота – это не нагромождение всех атомов в одну большую кучу, а некая структура. К центральному атому серы присоединяются четыре атома кислорода, образуя подобие креста. С двух противоположных сторон атомы кислорода присоединяются к сере двойными связями. С двух остальных сторон атомы кислорода присоединяются к сере одинарными связями и «держат» с другой стороны по водороду. Таким образом, в молекуле серной кислоты существуют следующие связи:

• O-H;
• S-O;
• S=O.

Определив по справочнику полярность каждой из этих связей, можно найти наибольшую. Однако стоит помнить, что если в конце длинной цепочки атомов стоит сильно электроотрицательный элемент, то он может «перетягивать» на себя электронные облака соседних связей, повышая их полярность. В более сложной, чем цепочка, структуре вполне возможны иные эффекты.

Чем полярность молекулы отличается от полярности связи

Как определить полярность связи, мы рассказали. В чем состоит физический смысл понятия, мы раскрыли. Но эти слова встречаются и в других словосочетаниях, которые относятся к данному разделу химии. Наверняка читателей интересует, каким образом взаимодействуют химические связи и полярность молекул. Отвечаем: эти понятия взаимно дополняют друг друга и невозможны по отдельности. Это мы продемонстрируем на классическом примере воды.

В молекуле H₂O две одинаковые связи H-O. Между ними угол в 104,45 градуса. Так что структура молекулы воды представляет собой нечто вроде двузубой вилки с водородами на концах. Кислород – это более электроотрицательный атом, он оттягивает на себя электронные облака двух водородов. Таким образом, при общей электронейтральности, зубчики вилки получаются немного более положительными, а основание – немного более отрицательным. Упрощение приводит к тому, что молекула воды имеет полюса. Это и называется полярностью молекулы. Поэтому вода — такой хороший растворитель, эта разница в зарядах позволяет молекулам чуть-чуть оттягивать на себя электронные облака других веществ, разъединяя кристаллы на молекулы, а молекулы – на атомы.

Чтобы понять, почему у молекул при отсутствии заряда существует полярность, надо помнить: важна не только химическая формула вещества, но и строение молекулы, виды и типы связей, которые в ней возникают, разница в электроотрицательности входящих в нее атомов.

Наведенная или вынужденная полярность

Помимо собственной полярности, существует еще и наведенная или вызванная факторами извне. Если на молекулу действует внешнее электромагнитное поле, которое значительнее существующих внутри молекулы сил, то оно способно изменить конфигурацию электронных облаков. То есть если молекула кислорода тянет на себя облака водорода в H₂O, и внешнее поле сонаправлено с этим действием, то поляризация усиливается. Если поле как бы мешает кислороду, то полярность связи немного уменьшается. Надо отметить, что требуется приложить достаточно большое усилие, чтобы как-то повлиять на полярность молекул, и еще большее – чтобы повлиять на полярность химической связи. Достигается этот эффект только в лабораториях и космических процессах. Обычная микроволновка лишь усиливает амплитуду колебаний атомов воды и жиров. Но это никак не влияет на полярность связи.

В каком случае имеет смысл направление полярности

В связи с термином, который рассматривается нами, нельзя не упомянуть, что такое прямая и обратная полярность. Если речь идет о молекулах, то полярность имеет знак «плюс» или «минус». Это значит, что атом либо отдает свое электронное облако и таким образом становится чуть более положительным, либо, наоборот, тянет облако на себя и приобретает отрицательный заряд. А направление полярности имеет смысл только тогда, когда заряд движется, то есть когда по проводнику идет ток. Как известно, электроны движутся от их источника (отрицательно заряженного) к месту притяжения (положительно заряженного). Стоит напомнить, что существует теория, согласно которой электроны на самом деле движутся в обратную сторону: от положительного источника к отрицательному. Но в целом это не имеет значения, важен лишь факт их движения. Так вот, в некоторых процессах, например при сварке металлических частей, важно, куда именно присоединены какие полюса. Следовательно, важно знать, как подключена полярность: напрямую или в обратную сторону. В некоторых приборах, даже бытовых, это тоже имеет значение.

Молекулярная полярность

1.7: Полярность молекул — Химия LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Дипольные моменты возникают при разделении зарядов. Они могут возникать между двумя ионами в ионной связи или между атомами в ковалентной связи; дипольные моменты возникают из-за различий в электроотрицательности. Чем больше разница в электроотрицательности, тем больше дипольный момент. Расстояние между разделением зарядов также является решающим фактором в размере дипольного момента. Дипольный момент является мерой полярности молекулы.

Введение

Когда атомы в молекуле неравномерно делят электроны, они создают так называемый дипольный момент. Это происходит, когда один атом более электроотрицательный, чем другой, в результате чего этот атом сильнее притягивает общую пару электронов, или когда у одного атома есть неподеленная пара электронов, и разница векторов электроотрицательности указывает таким же образом. Одним из наиболее распространенных примеров является молекула воды, состоящая из одного атома кислорода и двух атомов водорода. Различия в электроотрицательности и неподеленных электронах придают кислороду частичный отрицательный заряд, а каждому водороду частичный положительный заряд.

Дипольный момент

Когда два электрических заряда противоположного знака и одинаковой величины находятся на расстоянии друг от друга, образуется диполь . Размер диполя измеряется его дипольным моментом ((\mu\)). Дипольный момент измеряется в единицах дебая, который равен расстоянию между зарядами, умноженному на заряд (1 дебай равен 3,34 х 10 ^-30 кулон-метров). Уравнение для определения дипольного момента молекулы приведено ниже:

μ=qr(1)

, где

• мк — дипольный момент,
• q — величина заряда, а
• r — расстояние между зарядами.

Дипольный момент действует в направлении вектора величины. Примером полярной молекулы является h3O. Из-за неподеленной пары на кислороде структура H ₂ O искривлена, а значит, несимметрична. Векторы не компенсируют друг друга, что делает молекулу полярной.

Рисунок 1 : Дипольный момент воды

Вектор указывает от положительного к отрицательному, как для молекулярного (чистого) дипольного момента, так и для отдельных диполей связи. В приведенной выше таблице показана электроотрицательность некоторых распространенных элементов. Чем больше разница в электроотрицательности между двумя атомами, тем более электроотрицательна эта связь. Чтобы считаться полярной связью, разница в электроотрицательности должна быть большой. Дипольный момент указывает направление векторной величины каждой из сумм электроотрицательностей связи.

Дипольные моменты моменты. Поместите вещество между заряженными пластинами — полярные молекулы увеличивают заряд, хранящийся на пластинах, и можно получить дипольный момент (связан с емкостью). Полярные молекулы выстраиваются:

1. в электрическом поле
2. относительно друг друга
3. по отношению к ионам

Неполярный CCl4 не отклоняется; умеренно полярный ацетон слабо отклоняется; сильно полярная вода сильно отклоняется.

Рисунок 2 : Полярные молекулы выстраиваются в электрическом поле (слева), относительно друг друга (в центре) и относительно ионов (справа)

Когда протон и электрон сближаются, диполь момент (степень полярности) уменьшается. Однако по мере того, как протон и электрон удаляются друг от друга, дипольный момент увеличивается. В этом случае дипольный момент рассчитывается как:

μ=Qr=(1,60×10−19C)(1,00×10−10m)=1,60×10−29C⋅m

Дебай характеризует величину дипольного момента. Когда протон и электрон находятся на расстоянии 100 пм, дипольный момент равен 4,80D:

мк=(1,60×10−29C⋅m)1D3,336×10−30C⋅m=4,80D

4,80D — ключевое справочное значение. и представляет собой чистый заряд +1 и -1 100 пм друг от друга. Если расстояние между зарядами больше, то дипольный момент увеличивается (линейно):

• Когда расстояние между протоном и электроном составляет 120 пм,

μ=120100(4,80D)=5,76D

• Когда протон и электрон разделены на 150 пм,

μ=150100(4,80D)=7,20D ,

μ=200100(4.80D)=9.60D

Полярность и структура молекул

Форма молекулы и полярность ее связей определяют ОБЩУЮ ПОЛЯРНОСТЬ этой молекулы. Молекула, содержащая полярные связи, может не иметь общей полярности в зависимости от ее формы. Простое определение того, является ли сложная молекула полярной, зависит от того, перекрываются ли ее общие центры положительных и отрицательных зарядов. Если эти центры лежат в одной точке пространства, то молекула не имеет общей полярности (и неполярна).

Рис. 3: Распределение заряда

Если молекула полностью симметрична, то векторы дипольного момента каждой молекулы компенсируют друг друга, делая молекулу неполярной. Молекула может быть полярной только в том случае, если структура этой молекулы несимметрична.

Хорошим примером неполярной молекулы, содержащей полярные связи, является углекислый газ. Это линейная молекула, и связи С=О на самом деле полярны. Центральный углерод будет иметь суммарный положительный заряд, а два крайних атома кислорода — суммарный отрицательный заряд. Однако, поскольку молекула линейна, эти два диполя связи компенсируют друг друга (т.е. векторное сложение диполей равно нулю). И в целом молекула не имеет диполя (μ = 0,

Хотя наличие полярной связи является обязательным условием наличия диполя в молекуле, не все молекулы с полярными связями обладают диполем атомов существуют определенные молекулярные геометрии, которые являются симметричными. Следовательно, у них не будет диполя, даже если связи полярны. Эти геометрии включают линейную, тригональную плоскую, тетраэдрическую, октаэдрическую и тригональную бипирамиду.

Figure 4: Molecular geometries with exact cancelation of polar bonding to generate a non-polar molecule (mu=0)

Пример 4: HCL
	Same. D, % ионная = (1,7/8,54)x100 = 22% HCl u = 1,03 D (измерено) Длина связи H-Cl 127 пм

Although the bond length is increasing , the dipole is decreasing as you move down галогенная группа. Электроотрицательность уменьшается по мере продвижения вниз по группе. Таким образом, большее влияние оказывает электроотрицательность двух атомов (которая влияет на заряд на концах диполя).