Полярность dc: Универсальный автомобильный преобразователь (конвертер) «DC/DC». — Блоки питания — Источники питания

Универсальный автомобильный преобразователь (конвертер) «DC/DC». — Блоки питания — Источники питания

Это простой, универсальный DC/DC — преобразователь (преобразователь одного напряжения постоянного тока в другое). Его входное напряжение может быть от 9 и до 18 В, с выходным напряжением 5-28 вольт, которое может при необходимости быть изменено в пределах примерно от 3 до 50В. Выходное напряжение данного преобразователя может быть как меньше входного, так и больше.
Отдаваемая в нагрузку мощность может доходить до 100 Вт. Средний ток нагрузки преобразователя составляет 2,5-3 ампера (зависит от выходного напряжения, и при выходном напряжении, например 5 вольт — ток нагрузки может быть и 8 ампер и более).
Этот преобразователь подходит для различных целей, таких как — запитывание ноутбуков, усилителей, портативных телевизоров и другой бытовой техники от бортовой сети автомобиля 12V, так-же зарядка мобильных телефонов, устройств USB, 24В техника и др.
Преобразователь устойчив к перегрузкам и коротким замыканиям на выходе, так как входная и выходная цепь — гальванически не связаны между собой, и например выход из строя силового транзистора, не приведёт к выходу из строя подключенной нагрузки, и всего лишь на выходе пропадёт напряжение (ну и перегорит защитный предохранитель).

Рисунок 1.
Схема преобразователя.

Преобразователь построен на микросхеме UC3843. В отличии от обычных схем подобных преобразователей, здесь в качестве энерго-вырабатывающего элемента применён не дроссель, а трансформатор, с соотношением витков 1:1, в связи с чем его вход и выход, гальванически развязаны между собой.
Рабочая частота преобразователя составляет около 90-95 kHz.

Рабочее напряжение конденсаторов С8 и С9 выбирать, в зависимости от выходного напряжения.
Величина резистора R9, определяет порог ограничения преобразователя по току. Чем меньше его величина, тем больше ток ограничения.
Вместо подстроечного резистора R3, можно поставить переменный, и им регулировать выходное напряжение, или поставить ряд постоянных резисторов с фиксированными значениями выходного напряжения, и выбирать их переключателем.
Для расширения диапазона выходных напряжений, необходимо пересчитать делитель напряжения R2, R3, R4, таким образом, чтобы напряжение на выводе 2 микросхемы, составляло 2,5 вольта при необходимом выходном напряжении.

Рисунок 2.
Трансформатор.

Сердечник трансформатора использован от компьютерных блоков питания АТ, АТХ, на котором намотан ДГС (дроссель групповой стабилизации). Сердечник окраски жёлто-белый, можно использовать любые подходящие сердечники. Хорошо подходят и сердечники от подобных БП и сине-зелёной окраски.
Обмотки трансформатора намотаны в два провода и содержат 2х24 витка, проводом, диаметром 1,0 мм. Начала обмоток на схеме обозначены точками.

В качестве выходных силовых транзисторов желательно использовать те, у которых малое сопротивление открытого канала. В частности SUP75N06-07L, SUP75N03-08, SMP60N03-10L, IRL1004, IRL3705N. И выбирать их ещё нужно с максимальным рабочим напряжением, в зависимости от максимального выходного напряжения. Максимальное рабочее напряжение транзистора не должно быть меньше 1,25 от выходного напряжения.

В качестве диода VD1, можно применить спаренный диод Шоттки, с обратным напряжением не менее 40В и максимальным током не менее 15А, так же желательно в корпусе ТО-220. Например SLB1640, или STPS1545 и т.д.

Схема была собрана и протестирована на макетной плате. В качестве силового транзистора был использован полевой транзистор 09N03LA, выдранный из «дохлой материнки». В качестве диода — спаренный диод Шоттки SBL2045CT.

 

Рисунок 3.
Тест 15V-4A.

Тестирование инвертора при входном напряжении 12 вольт и выходном напряжении 15 вольт. Ток нагрузки инвертора составляет 4 ампера. Мощность нагрузки составляет 60 ватт.

Рисунок 4.
Тест 5V-8A.

Тестирование инвертора при входном напряжении 12 вольт, выходное напряжение 5V и ток нагрузки 8A. Мощность нагрузки составляет 40 ватт. Силовой транзистор применённый в схеме = 09N03LA (SMD из материнки), D1 = SBL2045CT (от комповых БП), R9 = 0R068 (0,068 Ом), C8 = 2 х 4700 10V.

Печатная плата, разработанная для этого устройства, размером 100х38 мм, с учётом установки транзистора и диода на радиатор. Печатка в формате Sprint-Layout 6.0, прилагается в прикреплении.

Ниже на фотографиях вариант сборки данной схемы с применением SMD-компонентов. Печатка разведена для SMD-компонентов, размером 1206.

Рисунок 5.
Вариант сборки преобразователя.

Если нет необходимости регулировать выходное напряжение на выходе данного преобразователя, то тогда переменный резистор R3 можно исключить, и подобрать резистор R2 так, чтобы выходное напряжение преобразователя соответствовало необходимому.

Архив для статьи
 

 

принцип работы, схемотехника, встроенное ПО / Хабр

Импульсные преобразователи и силовая электроника в целом, всегда оставались чем-то сакральным для большинства любителей и профессионалов в области разработки электроники. В статье освещается пожалуй самая интересная тема в среде DIY-щиков и фанатов альтернативной энергетики — формирование синусоидального напряжения/тока из постоянного.

Думаю многие из вас наверняка видели рекламу, либо читали статьи, где была фраза «чистый синус». Вот именно о нем и пойдет речь, но не о маркетинговой составляющей, а о исключительно технической реализации. Я постараюсь максимально понятно рассказать о самих принципах работы, о стандартных (и не очень) схемотехнических решениях и самое главное — напишем и разберем ПО для микроконтроллера STM32, которое и сформирует нам необходимые сигналы.

Почему STM32? Да потому, что сейчас это самый популярный МК в СНГ: по ним много обучающей русскоязычной информации, есть куча примеров, а главное эти МК и средства отладки для них — очень дешевые. Скажу прямо — в коммерческом проекте я бы поставил только TMS320F28035 или подобный DSP из серии Piccolo от TI, но это уже совсем другая история.

Важно одно — STM32 позволяет стабильно управлять простыми «бытовыми» силовыми преобразователями от которых не зависит судьба мира работа какой-нибудь АЭС или ЦОДа.

Вот такую картину управляющих сигналов необходимо получить, чтобы превратить ток постоянный в переменный. И да — тут именно синус! Как в том фильме: «Видишь суслика? — Нет. — А он есть…»

Интересно узнать каким образом формируется синус? Хочется узнать как все-таки качают нефть киловатты энергии? Тогда добро пожаловать под кат!

1. Топологии для формирования синусоидального сигнала

Если спросить у толпы электронщиков: «Как можно сформировать синусоидальный сигнал?», то посыпятся предложения с десятком различных методов, но какой нужен нам? Давайте оттолкнемся от изначальной задачи — нам нужно превратить, например, 380В 10А в переменное напряжение 230В. В общем это «классический» случай, его мы можете увидеть в любом хорошем on-line UPS или инверторе. Получается нам надо преобразовать мощность около 4 кВт да еще и с хорошим КПД, не слабо, да? Я думаю подобное условие поубавит количество вариантов «рисования» синуса. Так что же нам остается?

В силовых преобразователях до 6-10 кВт применяется две основные топологии: полный мост и «полумост» со сквозной нейтралью. Выглядят они следующим образом:

1) Топология со сквозной нейтралью

Данная топология очень чаще всего встречается в бюджетных ИБП с синусом на выходе, хотя и такие авторитеты как APC и GE не брезгуют применять ее даже на достаточно больших мощностях. Что же их побуждает к этому? Давайте рассмотрим достоинства и недостатки данной топологии.

Плюсы:

• Минимально возможное количество силовых транзисторов, а значит потери в 2 раза меньши и стоимость устройства тоже ниже
• Сквозной ноль. Это упрощает процесс сертификации, особенно CE и ATEX. Связано это с тем, что сквозной ноль позволяет системам защиты по входу (например, УЗО) срабатывать так же при возникновение аварии в выходных цепях после преобразователя
• Простая топология, что позволяем максимально уменьшить стоимость изделия при мелко-
  и средне серийном производстве

Минусы:

• Необходимость двухполярного источника питания. Как видите на схему инвертора надо подавать ±380В и еще ноль
• Удвоенное количество высоковольтных конденсаторов. Высоковольтные конденсаторы большой емкости и с малым ESR на мощностях от 3-4 кВт начинают составлять от 20 до 40%
  стоимости компонентов
• Применение электролитических конденсаторов в «делителе». Они сохнут, подобрать конденсаторы с одинаковыми параметрами практически нереально, а если учесть, что параметры электролитов меняются в процессе эксплуатации, то и бессмысленно. Заменить на пленку можно, но дорого

Основные плюсы и минусы определены, так когда необходима это топология? Мое субъективное мнение: на мощностях до 500-1000 Вт, когда основополагающим требованием является стоимость, а не надежность. Явный представитель такого ширпотреба — это стабилизаторы от «А-электроника»: дешево, кое-как работает да и ладно. Для 60% потребителей в нашей стране этого достаточно и доступно по цене. Делаем выводы.

2) Мостовая топология

Мостовая топология… наверное самая понятная и самая распространенная топология в силовых преобразователях, а главное доступная разработчикам даже с небольшим опытом. После 10 кВт вы не встретите ничего другого кроме моста одно- или трехфазного. За что же его так любят?

Плюсы:

• Очень высокая надежность. Она в основном обусловлена качеством системы управления силовыми транзисторами и не зависит от деградации компонентов
• Входная емкость требуется в разы, а то и на порядок меньше. Необходимо лишь обеспечить расчетное значение ESR. Это позволяет использовать пленочные конденсаторы при сохранение себестоимости. Пленочные конденсаторы — не сохнут, лучше ведут в суровых температурах, рабочий ресурс на порядок выше, чем у электролитов
• Минимальные пульсации напряжения на транзисторах, а значит можно применить транзисторы на меньшее напряжение
• Простота и понятность алгоритмов работы. Это приводит к значительному уменьшению времени на разработку изделия, а также на его пуско-наладочные работы

Минусы:

• Увеличенное количество силовых транзисторов, а значит необходимо более серьезное охлаждение. Увеличение цены на транзисторах, но за счет меньшего количества конденсаторов это скорее даже плюс
• Повышенная сложность драйвера, особенно при требованиях к наличию гальванической развязки

Как видите из реальных минусов мостовой топологии лишь повышенное требование к охлаждению транзисторов. Многие подумают: «Тепла выделяетсябольше — значит КПД ниже!». Не совсем так… За счет уменьшенных выбросов ЭДС и более «жес

Что такое полярность аккумулятора и как ее определить

При недостаточном опыте водителя в аккумуляторных клеммах может произойти путаница. Разная полярность аккумуляторных клемм в автомобилях отечественного и зарубежного производителя. Как правило, водители любители не имеют даже представления о полярности и ее разновидностях. Данная статья раскроет эту тему и поможет разобраться в видах полярности аккумулятора.

Обратная полярность

Внедрена она инженерами с Европы, почти все автомобили там имеют аккумуляторы с обратным видом полярности. Основное отличие от прямой полярности –  положение клемм, они развернуты. Для того чтобы ее определить, нужно провести действия одинаковые с манипуляциями на прямой. Минусовой вывод тока будет располагаться с левой стороны, а плюсовой с права, этот вид аккумулятора почти во всех европейских автомобилях. Исключения из правил, конечно же, бывают, но очень редко. АКБ европейского производителя имеют отличия от азиатских не только размером, размещением клемм и формой, но и имеют отличие в диаметре.

Стандартный европейский показатель:

• Плюсовая клемма – 19 мм.;
• Минусовая клемма – 17-17.9 мм.;

Азиатский показатель:

• Плюсовая клемма – 12.7 мм.;
• Минусовая клемма – 11 мм.

Отличие прямой и обратной полярности автомобильного аккумулятора

Без учета полюсов по внешнему виду они практически не отличаются, так как вид корпуса, количество банок, сила тока, даже наклейка на них одинаковые. Нужно еще уметь разбираться в условных цифровых обозначениях «0», «1», какая полярность принадлежит данной цифре, прямая или обратная. Запутаться во всем этом достаточно просто, в итоге можно приобрести автомобильный аккумулятор с выводами тока, не подходящими для вашего авто. Нужно знать, что «1» – это прямая полярность, «0» – обратный тип полярности. При ошибочном выборе есть выход в покупке переходника с прямого типа полярности на обратный, но такой вариант занимает много времени и это не совсем удобно. Ошибиться с выбором может не только новичок в вождении, но и опытный водитель.

Есть ли возможность установки АКБ с другой полярностью

Таким вопросом часто задаются водители, не имеющие достаточного опыта в вождении, так как они часто приобретают не такой как нужно аккумулятор и ставят его в свой автомобиль. В некоторых случаях может повести и АКБ подойдет, но бывает и наоборот. При подключении не того аккумулятора, который нужен, можно только навредить автомобилю, так как  в электронике и самом мозговом центре может произойти возгорание или даже пожар.

Перед приобретением нового АКБ нужно запомнить характеристики старого, а точнее помнить, как располагались в нем полюса. Если заметили что приобрели не тот тип АКБ, не в коем случае не устанавливать ее, а вернуть с заменой на нужный аккумулятор. Но если все же установили, и произошло замыкание клемм, скорее всего в магазине вам его не поменяют, так как это не гарантийный случай. Выход тоже есть, нужно просто его продать и приобрести нужный.

полярность — голландский перевод — Linguee

+/- Connec ti o n полярность o f t Он перевернул левый или правый динамик объемного звучания. images.kenwood.eu	De + / — polariteit va n de linker of rechter Surroundachterluidspreker is omgekeerd. images.kenwood.eu
Всегда вставляйте батарейки […] с cor re c t полярность i n до ваших устройств. ces.eu	Plaats de batterijen uitsluitend met [. ..] de co rr ecte polariteit in u w apparaten. ces.eu
Соблюдайте cor re c t полярность o f t he батареи. ces.eu	Zorg ervoor dat de polariteit van de batterijen wordt aangehouden. ces.eu
Если выключить c ab l e полярность i s r , существует опасность тепловой перегрузки и повреждения компонентов при включении оборудования! kathrein.de	Bij installaties met omgewisselde kabels bestaat gevaar forverhitting en onherstelbare schade aan de onderdelen! kathrein.де
В таких случаях сделанный выбор должен быть обоснован с точки зрения их структуры a n d полярность . eur-lex.europa.eu	In dergelijke gevallen moet de gemaakte keuze worden verantwoord aan de hand van de structuur en polariteit. eur-lex.europa.eu
Убедитесь, что t h e полярность o f t he батареи правильные. vaillant.co.uk	Let er daarbij op, dat de polen va n de batterijen goed liggen. vaillant.nl
При подключении силовых кабелей (приемника и проигрывателя) к электросети автомобиля убедитесь, что полярность s n не поменяна местами. kathrein.де	Bij het aansluiten van de stroomkabels (voor de Receiver en draai-eenheid) op het boordnet mogen de polen niet worden verwisseld. kathrein.de
Не устанавливать […] аккумулятор перевернут так, чтобы t h e полярность i s r eversed. panasonic.net	Plaats de batterijen volgens d e aangeduide p olariteit. panasonic.net
Некоторые коммерческие внешние вспышки имеют синхронизирующие клеммы с высоким напряжением или REE RS e d полярность . en.leica-camera.com	Клеммы, входящие в контакт с внешней коммерческой связью, соответствуют высокому напряжению внешней полярности. us.leica-camera.com
Выходы защищены от короткого замыкания, перегрузки и ro n g полярности . downloads.jung.de	De uitgangen zijn kortsluitvast en beveiligd tegen overbelasting en ompoling. downloads.jung.de
Главное устройство имеет защиту через с t полярность r e ve rsal и перенапряжение. schako.de	Het masterapparaat — это beveiligd tegen verpoling en te hoge spanning. schako.de
Проверьте соединительные кабели PV [. ..] модули для cor re c t полярность a n d , что […] максимальное входное напряжение инвертора не превышено. eco.carbomat.be	3. Контроллер оборудования фотоэлектрических модулей […] op co rr ecte polariteit en c на troleer […] of de maximale ingangsspanning van de omvormer wordt aangehouden. eco.carbomat.be
Обязательно проверьте t h e полярность w h en установка батареи в батарейный отсек. oregonscientific.be	Let daarbij op dat u de polariteiten in de juiste richting inzet, volgens de aanduidingen in het batterijenvak. oregonscientific.be
Полярность o f m или питание (плюс и минус) может не подключаться неправильно; в противном случае системная плата будет деформирована. damencnc.com	De polariteit van de motor spanning plus en min mag op geen enkel geval verwisseld wordden, dit heeft anders tot gevolg dat de eindtrap wordt gestoord. damencnc.com
Не присоединяйте соединительные провода к батарее, касайтесь кабелей батареи вместе или перевертывайте t h e полярность o f t кабели, так как любое из этих действий может вызвать искра, которая воспламенит аккумуляторные газы, что может привести к травме. assets1.triump … otorcycles.com	Geen startkabels op de accu aansluiten, geen contact maken met de accukabels onderling en de polariteit van de kabels niet omkeren, omdat elk van deze handelingen een vonk kan veroorzaken waardoor de accugassen kunnen ontbranoonden, hetbreseselen met gebrandenli, hetbrejésée van de l’éséné zéné. assets1.triumphmotorcycles.be
Если объект отключения работает с inve rt e d полярность ( s et ting «disabled» = «0») функция отключения в этом случае активируется немедленно. . knx-gebaeudesysteme.de	Bij geïnverteerde polariteit van het blokkeerobject (означает «geblokkeerd = 0») — это функция blokkeerd в прямом действии! knx-gebaeudesysteme.de
Вследствие своего химического состава все […] поверхности имеют свою полярность o w n a n d поверхностное натяжение. hellermanntyton.com.sg	Op grond van hun chemische formule hebben alle […] oppervlakken ee n eig en polariteit en oppe rv laktespanning. hellermanntyton.nl
Spe ak e r Полярность ( + / — ) одного или нескольких динамиков обратная. cambridgeaudio.com	Полярность (+/-) в зависимости от количества людей — это не все. cambridgeaudio. com
Установите элементы или батареи вертикально и по уровню с помощью cor re c t полярность . hoppecke.de	Plaats de cellen of batterijen loodrecht en waterpas en sluit de polen right aan. hoppecke.de
A ff i x полярность l a be ls для разъемов аккумулятора. hoppecke.de	Breng polariteitsetiketten voor de batterijverbindingen aan. hoppecke.de
Вставьте батарейки […] как обозначено t h e полярность m a rk разрядов в аккумуляторе […] отсек. ftp.terratec.de	Plaats de batterijen overeenkomstig de […] plus- e n min-m ar keringen in het batterijvak. ftp.terratec. de
DC-EC200 / 300 оснащен системой активной защиты от incor re c t полярность . interroll.com	DC-EC200 / 300 — это все, что необходимо для повышения эффективности управления бассейном. interroll.com
Некоторые имеющиеся в продаже внешние вспышки имеют синхронизирующие клеммы с высоким напряжением или REE rs e d полярность . us.leica-camera.com	Sommige in de handel verkrijgbare externe flitsers hebben synchro-aansluitingen встретил hoogspanning of omgekeerde polariteit. us.leica-camera.com
Вопросы, которые могут быть рассмотрены, включают обеспечение (ручное или автоматическое) управление яркостью дисплея, выбор технологии отображения, выбор текстуры и отделки поверхности дисплея, выбор цвета и блеска поверхностей, отражаемых на поверхности дисплея, выбор i ma. g e полярность , s ig Расположение дисплея и возможность регулировки, использование углубления или кожуха. eur-lex.europa.eu	Een display met (manuele of automatische) instelbaarheid van de helderheid, de keuze van de displaytechnologie, de keuze van de textuur en afwerking van het displayoppervlak, de keuze van de kleur en glans van de oppervlakken die in het display worden weerspiegzevan de beeldpolariteit, de zichtbaarheid en instelbaarheid van het display en het gebruik van een verzonken display of display met kap kunnen een oplossing bieden voor dit проблема. eur-lex.europa.eu
При подключении устройства обратите внимание на t h e полярность s h ow n (этикетка на верхней стороне устройства). download.gira.com	Пусть bij aansluiting van het apparaat op de polariteit (opdruk op de bovenzijde van het apparaat). download.gira.com
Блок питания защищен от повреждений в случае изменения оборотов er s e полярность o r o vercurrent. скачать.sew-eurodrive.com	De voedingsmethode — это bij verkeerde polariteit bij overstroom beschermd tegen beschadiging. скачать.sew-eurodrive.com
Соблюдайте t h e полярность o f t провода: подключите красный провод к винтовой клемме +, а черный провод к винту — [… ] терминал. нико.eu	Respecteer hierbij de polariteit: verbind de rode draad met de + schroefklem en de zwarte met de — schroefklem. niko.eu
Всплеск высокого напряжения — это небольшая искра или очень мощная случайная вспышка, вызванная перепадом напряжения, коротким замыканием или изменением направления вращения с o f полярность , o r снова, и довольно часто выполнение электросварки автомобилей без отключения аккумуляторной батареи или использования специального фильтра Anti-Zap. ceteor.com	Een spanningspiek — это een kleine vonk een bijzonder krachtige spanningsboog veroorzaakt door spanningsverschillen, kortsluitingen of polariteitinversies of nog, wat vrij partial voorkomt, door elektrische laswerken uit te voeren op derbruijen, zeo. ceteor.com

Как провести проверку полярности?

Что такое проверка полярности?

Проверка полярности — это один из тестов, необходимых для первоначального тестирования установки в соответствии со стандартом IEC 60364.

Этот тест позволит убедиться, что все переключатели, установленные в системе, подключены к токоведущему проводнику, а не к нейтрали. Например, если вы изолируете или переключите нейтраль цепи с помощью однополюсного автоматического выключателя или переключателя, может показаться, что цепь обесточена, хотя фактически она все еще находится под напряжением.

источник: TLC-Direct UK

Если полярность определена неправильно, во время технического обслуживания может возникнуть опасность поражения электрическим током.

Этого не произойдет, поскольку токоведущие провода и соединения будут присутствовать на стационарном оборудовании, розетках и выключателях — это будет очень опасно.

Есть три признанных метода оценки. Все три метода имеют свои преимущества и возможные опасности при неправильном их применении.

Методы проверки полярности

1. Полярность при визуальном осмотре
Используя свои знания и зрение, можно определить правильную заделку кабелей в зависимости от цвета жил.

Образец цветовой кодировки Источник: IEC

Очень важно проверять полярность визуально в процессе установки, особенно в тех случаях, когда проверка путем тестирования нецелесообразна.

2. Проверка полярности на непрерывность

Если визуальный осмотр невозможен, для этого испытания потребуется использовать омметр с низким сопротивлением. Когда вы проверяете целостность радиальных и кольцевых оконечных цепей, частью процесса является проверка и визуальный контроль полярности стационарного оборудования и розеток.

Проверка полярности с помощью омметра низкого сопротивления Источник: City and Guilds

Шаги:

1. Выключите автоматический выключатель, питающий цепь.
2. Из конкретной цепи установите временную перемычку, которая будет соединять линейный провод и CPC или любые проводники выравнивания потенциалов. Будет проверять удобство
3. Проведите проверку целостности, поместив измерительные провода поперек линейного проводника и ближайшего CPC или любых открытых проводящих частей цепи.
4. Если прибор показывает нулевое значение (со звуком непрерывности), то переключатель правильно подключен к линейному проводу.
5. Если прибор показывает значительное сопротивление, значит, переключатель не подключен к линейному проводу. Поменяйте местами соединения, чтобы устранить проблему.

3. Проверка полярности под напряжением
Если оба метода невозможны из-за срочности, мы можем выполнить проверку полярности под напряжением, используя утвержденное напряжение GS38.


Шаги:
1. Проверка между клеммами LINE и NEUTRAL



2. Проверить клеммы LINE и EARTH.



3. Проверка между НЕЙТРАЛЬНЫМ и ЗАЗЕМЛЕНИЕМ клеммами

Контрольный прибор должен показать полного напряжения (230 В) между проводниками «линия-нейтраль» и «линия-земля». Между нейтралью и землей не должно быть напряжения .

Источник:

1. Город и гильдии
2. BS 7671
3. TLC прямой

полярность | Определение и примеры

Полярность , в химической связи, распределение электрического заряда по атомам, соединенным связью. В частности, хотя связи между идентичными атомами, как в H ₂ , электрически однородны в том смысле, что оба атома водорода электрически нейтральны, связи между атомами разных элементов электрически неэквивалентны.В хлористом водороде, например, атом водорода заряжен слегка положительно, а атом хлора — слегка отрицательно. Небольшие электрические заряды на разнородных атомах называются частичными зарядами, а наличие частичных зарядов означает возникновение полярной связи.

Подробнее по этой теме

химическая связь: полярность молекул

Необходимо учитывать три основных свойства химических связей, а именно их силу, длину и полярность.Полярность …

Полярность связи возникает из-за относительной электроотрицательности элементов. Электроотрицательность — это способность атома элемента притягивать электроны к себе, когда он является частью соединения. Таким образом, хотя связь в соединении может состоять из общей пары электронов, атом более электроотрицательного элемента притягивает общую пару к себе и тем самым приобретает частичный отрицательный заряд. Атом, потерявший равную долю в паре связывающих электронов, приобретает частичный положительный заряд, потому что его ядерный заряд больше не отменяется полностью его электронами.

Существование равных, но противоположных частичных зарядов на атомах на каждом конце гетероядерной связи (то есть связи между атомами разных элементов) приводит к возникновению электрического диполя. Величина этого диполя выражается величиной его дипольного момента μ, который является произведением величины частичных зарядов на их разделение (по существу, длины связи). Дипольный момент гетероядерной связи можно оценить по электроотрицательностям атомов A и B, χ _A и χ _B , соответственно, с помощью простого соотношения

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской.Подпишитесь сегодня

, где D обозначает единицу дебая, которая используется для сообщения молекулярных дипольных моментов (1 D = 3,34 × 10 ^-30 кулон · метр). Более того, отрицательный конец диполя лежит на более электроотрицательном атоме. Если два связанных атома идентичны, это означает, что дипольный момент равен нулю и связь неполярна.

По мере увеличения разницы в электроотрицательности между двумя ковалентно связанными атомами диполярный характер связи увеличивается по мере увеличения частичных зарядов.Когда электроотрицательности атомов сильно различаются, притяжение более электроотрицательного атома к общей электронной паре настолько велико, что эффективно осуществляет полный контроль над ними. То есть он овладел парой, и связь лучше всего рассматривать как ионную. Таким образом, ионную и ковалентную связь можно рассматривать как составляющую континуума, а не как альтернативу. Этот континуум можно выразить в терминах резонанса, рассматривая связь между атомами A и B как резонанс между чисто ковалентной формой, в которой электроны делятся поровну, и чисто ионной формой, в которой более электроотрицательный атом (B) имеет полный контроль над электронами:

По мере увеличения разницы электроотрицательностей резонанс все больше усиливается в пользу ионного вклада. Когда разница электроотрицательностей очень велика, например, между электроположительным атомом, таким как натрий, и электроотрицательным атомом, таким как фтор, ионная структура доминирует в резонансе, и связь можно рассматривать как ионную. Таким образом, по мере увеличения разницы электроотрицательностей двух связанных элементов неполярная связь уступает место полярной связи, которая, в свою очередь, становится ионной связью. Фактически, нет чисто ионных связей, так же как нет чисто ковалентных связей; связь — это континуум типов.

Даже гомоядерная связь, которая представляет собой связь между атомами одного и того же элемента, как в Cl ₂ , не является чисто ковалентной, потому что более точное описание было бы в терминах ионно-ковалентного резонанса:

Это эта разновидность неполярна, несмотря на наличие ионных вкладов, проистекающих из равных вкладов ионных структур Cl ^— Cl ⁺ и Cl ⁺ Cl ^— и их компенсирующих диполей. То, что Cl ₂ обычно рассматривается как ковалентно связанная разновидность, происходит из-за доминирующего вклада структуры Cl ― Cl в эту резонансную смесь.Напротив, волновая функция теории валентных связей хлористого водорода могла бы быть выражена как резонансный гибрид

В этом случае две ионные структуры вносят разный вклад (потому что элементы имеют разные электроотрицательности) и больший вклад H ⁺ Cl ^— отвечает за наличие частичных зарядов на атомах и полярность молекулы.

Многоатомная молекула будет иметь полярные связи, если ее атомы не идентичны.Однако то, является ли молекула в целом полярной (т.е. имеет ли она ненулевой электрический дипольный момент), зависит от формы молекулы. Например, связи углерод-кислород в диоксиде углерода являются полярными, с частичным положительным зарядом на атоме углерода и частичным отрицательным зарядом на более электроотрицательном атоме кислорода. Молекула в целом неполярна, однако, поскольку дипольный момент одной связи углерод-кислород компенсирует дипольный момент другой, так как дипольные моменты двух связей направлены в противоположных направлениях в этой линейной молекуле. Напротив, молекула воды полярна. Каждая связь кислород-водород является полярной, причем атом кислорода несет частичный отрицательный заряд, а атом водорода — частичный положительный заряд. Поскольку молекула скорее угловая, чем линейная, дипольные моменты связи не сокращаются, и молекула имеет ненулевой дипольный момент.

Полярность H ₂ O имеет огромное значение для свойств воды. Он частично отвечает за существование воды в виде жидкости при комнатной температуре и за способность воды действовать как растворитель для многих ионных соединений.Последняя способность проистекает из того факта, что частичный отрицательный заряд атома кислорода может имитировать отрицательный заряд анионов, которые окружают каждый катион в твердом теле, и, таким образом, помочь минимизировать разницу энергий при растворении кристалла. Частичный положительный заряд атомов водорода также может имитировать заряд катионов, окружающих анионы в твердом теле.

полярная ковалентная связь

В полярных ковалентных связях, например, между атомами водорода и кислорода, электроны не передаются от одного атома к другому, поскольку они находятся в ионной связи. Вместо этого некоторые внешние электроны просто проводят больше времени рядом с другим атомом. Эффект этого орбитального искажения заключается в создании региональных сетевых зарядов, которые удерживают атомы вместе, например, в молекулах воды.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Химическое вещество, как правило, легче растворяется в растворителе аналогичной полярности. Неполярные химические вещества считаются липофильными (любящими липиды), а полярные химические вещества — гидрофильными (любящими воду). Липидорастворимые неполярные молекулы легко проходят через клеточную мембрану, потому что они растворяются в гидрофобной, неполярной части липидного бислоя.Несмотря на проницаемость для воды (полярная молекула), неполярный липидный бислой клеточных мембран непроницаем для многих других полярных молекул, таких как заряженные ионы или те, которые содержат много полярных боковых цепей. Полярные молекулы проходят через липидные мембраны через определенные транспортные системы.