¿Qué es un disolvente polar?

Un disolvente, también llamado solvente, es cualquier sustancia que tiene la capacidad de disolver a otra sustancia, llamada soluto. Los disolventes se suelen caracterizar por sus propiedades físicas, las cuáles determinan el tipo de solutos que son capaces de disolver y que sirven para clasificar los diferentes tipos de disolventes.

Una de estas propiedades es la permitividad eléctrica, propiedad que se mide a través de la constante dieléctrica. Los disolventes polares se definen como aquellos que presentan alta constante dieléctrica y, en general, son capaces de disolver sustancias polares, al contrario que los disolventes apolares que disuelven sustancias apolares.

La polaridad y la polaridad de los disolventes

La polaridad química representa la distribución de cargas dentro de una molécula. Cuándo dos átomos se unen mediante enlace tipo covalente, los electrones tienden a situarse más cerca del átomo con mayor electronegatividad. Con este desplazamiento de electrones se crea una distribución de cargas desigual entre la zona con mayor densidad de electrones, en la que habrá una densidad mayor de carga negativa, y la zona opuesta del enlace dónde quedará mayor densidad de carga positiva. Se forma así un dipolo eléctrico.

Cuándo una molécula presenta varios enlaces polares, cada uno de ellos puede tener un momento dipolar distinto (vector en dirección hacia el átomo más electronegativo cuyo valor es el módulo de la carga multiplicada por la distancia que separa los dos átomos del enlace). La suma vectorial de los momentos dipolares de cada enlace puede hacer que se anulen entre sí y dar como resultado una molécula apolar en su conjunto, es decir, con un momento dipolar nulo, aún cuándo haya una distribución de cargas desigual en cada enlace de la molécula.

Es frecuente que el momento dipolar sea utilizado para describir a un disolvente polar, pero esto es erróneo. La constante dieléctrica es lo que caracteriza a un disolvente polar, y esta es una característica macroscópica del disolvente, no una propiedad molecular.

La constante dieléctricca representa la tendencia a polarizarse en presencia de un campo eléctrico. La mayor tendencia a polarizarse se debe a la distribución desigual de cargas interna, lo cual puede existir incluso en moléculas que tengan un momento dipolar nulo.

Un disolvente se considera polar si presenta una constante dieléctrica superior a 5. Una sustancia que presenta momento dipolar bajo puede ser un disolvente polar si su constante dieléctrica es superior a 5, aunque los disolventes polares más comunes suelen tener además un alto momento dipolar.

¿Cómo actúan?

Los disolventes polares, debido a su alta constante dieléctrica, son capaces de disolver sustancias polares. Al acercarse las moléculas polares del soluto a las moléculas de un disolvente polar, se crean fuerzas electrostáticas entre ambas permitiendo la solvatación y disolución. Por ejemplo, al disolver NaCl (cloruro de sodio o sal común) en agua (H₂O), las moléculas de agua se introducen en la red iónica de la sal; en la molécula de agua, la zona del átomo de oxígeno presenta densidad de carga negativa y solvata a los iones Na⁺; la zona de los átomos de hidrógeno presenta densidad de carga positiva y solvata a los iones Cl^–.

En general, un disolvente polar con alta constante dieléctrica podrá disolver mayor cantidad de una misma sustancia polar que otro disolvente con menor constante dieléctrica. Es decir, una misma sustancia polar presenta mayor solubilidad en un disolvente a medida que aumenta la constante dieléctrica. Por ejemplo, a una temperatura de 278 K, el agua tiene una constante dieléctrica de 78.5 y el metanol de 32.6; la solubilidad del NaCl en agua es de 359 g/L y en metanol es de 14.9 g/L.

Tipos de disolventes polares

Los disolventes polares se clasifican en dos tipos, los próticos y los apróticos.

Disolventes polares próticos

Los disolventes polares próticos presentan protones (H⁺) unidos a elementos de alta electronegatividad (protones ácidos), por ejemplo enlaces O-H y N-H. Estas especies químicas, además de poder ceder H+, pueden participar en puentes de hidrógeno, los cuáles son fuerzas de interacción muy potentes. Suelen tener una constante dieléctrica superior a 20 y presentar alto momento dipolar.

Disolventes polares apróticos

Pueden o no contener hidrógeno en sus moléculas pero no unido a átomos muy electronegativos, y por lo tanto no pueden participar en enlaces de hidrógeno ni ceder protones. Suelen tener una constante dieléctrica entre 5 y 20, aunque también existen algunos disolventes polares apróticos con constante dieléctrica superior a 20 y alto momento dipolar.