Στη χημεία, η πολικότητα αναφέρεται στον τρόπο με τον οποίο τα άτομα συνδέονται μεταξύ τους. Όταν τα άτομα ενώνονται σε χημική σύνδεση, μοιράζονται ηλεκτρόνια. Ένα πολικό μόριο προκύπτει όταν ένα από τα άτομα ασκεί μια ισχυρότερη ελκυστική δύναμη στα ηλεκτρόνια του δεσμού. Τα ηλεκτρόνια έλκονται περισσότερο προς αυτό το άτομο, έτσι ώστε το μόριο να εμφανίζει μια μικρή ανισορροπία φορτίου.
Η θέση των ηλεκτρονίων σε ένα δεσμό
Σε ένα ουδέτερο άτομο, τα ηλεκτρόνια περιστρέφουν τον πυρήνα του ατόμου σε ένα σύννεφο. Όταν τα άτομα συνδέονται, μοιράζονται αυτά τα ηλεκτρόνια. Σε αυτήν την περίπτωση, τα σύννεφα πυκνότητας ηλεκτρονίων τέμνονται μεταξύ τους. Αυτό είναι πιο έντονο σε έναν ομοιοπολικό δεσμό, στον οποίο τα ηλεκτρόνια μοιράζονται εξίσου. Όταν ένα μόριο είναι πολικό, τα ηλεκτρόνια τείνουν προς ένα από τα άτομα του δεσμού. Η ακριβής εικόνα των νεφών πυκνότητας ηλεκτρονίων για αυτούς τους δεσμούς μπορεί να διαφέρει ανάλογα με τα άτομα που εμπλέκονται.
Προσδιορισμός της πολικότητας
Η πολικότητα ενός δεσμού καθορίζεται από μια περιοδική αντίληψη που ονομάζεται ηλεκτροναγνητικότητα. Η ηλεκτροπαραγωγικότητα είναι μια έκφραση της τάσης ενός ατόμου να προσελκύει ηλεκτρόνια σε χημικό δεσμό. Προκειμένου να προσδιορίσετε την πολικότητα ενός δεσμού, πρέπει να βρείτε τη διαφορά στις ηλεκτροναγοτυπίες των εμπλεκόμενων ατόμων. Εάν η διαφορά είναι μεταξύ 0,4 και 1,7, ο δεσμός θα είναι πολικός. Εάν η διαφορά είναι μεγαλύτερη, ο δεσμός θα έχει ιοντικό χαρακτήρα. Αυτό σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια θα λαμβάνονται από το λιγότερο ηλεκτροαρνητικό στοιχείο και θα ξοδεύουν όλο τον χρόνο τους σε τροχιά γύρω από το πιο ηλεκτροαρνητικό στοιχείο. Εάν η διαφορά στις ηλεκτροναρτητικότητα είναι μικρότερη από 0,4, ο δεσμός θα είναι μη πολικός ομοιοπολικός. Αυτό σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια θα μοιράζονται εξίσου μεταξύ των ατόμων και ο δεσμός δεν θα έχει πολικό χαρακτήρα.
Η Διπολική Στιγμή
Σε έναν πολικό δεσμό, η προκύπτουσα διαφορά στα μερικά φορτία κάθε ατόμου ονομάζεται διπολική ροπή. Το αρνητικό μερικό φορτίο βρίσκεται στο πιο ηλεκτροαρνητικό στοιχείο. Το θετικό μερικό φορτίο βρίσκεται στο λιγότερο ηλεκτροαρνητικό στοιχείο. Οι διπολικές ροπές στους μεμονωμένους δεσμούς που αποτελούν ένα μόριο μπορούν να δώσουν σε ολόκληρο το μόριο μια αντίστοιχη καθαρή διπολική ροπή. Ενώ το μόριο λέγεται ότι είναι ηλεκτρικά ουδέτερο, έχει ακόμα μερικές ελκυστικές και απωθητικές ιδιότητες λόγω της διπολικής του ροπής. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε ορισμένες μοναδικές μοριακές ιδιότητες. Για παράδειγμα, η μοριακή διπολική ροπή του μορίου νερού οδηγεί στην χαρακτηριστική υψηλή επιφανειακή τάση του νερού.
Πολικοί δεσμοί και πολικά μόρια
Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι μεμονωμένοι δεσμοί ενός μορίου έχουν πολικό χαρακτήρα αλλά το ίδιο το μόριο δεν είναι. Αυτό συμβαίνει όταν οι μερικές χρεώσεις ακυρώνονται μεταξύ τους λόγω της ίδιας αντοχής και του αντίθετου φυσικού προσανατολισμού. Για παράδειγμα, το μόριο διοξειδίου του άνθρακα αποτελείται από δύο δεσμούς άνθρακα-οξυγόνου. Η ηλεκτροπαραγωγικότητα του οξυγόνου είναι 3,5 και η ηλεκτροπαραγωγική ικανότητα του άνθρακα είναι 2,5. Έχουν διαφορά ενός, πράγμα που σημαίνει ότι κάθε δεσμός άνθρακα-οξυγόνου είναι πολικός. Ωστόσο, στο μόριο διοξειδίου του άνθρακα, τα άτομα προσανατολίζονται γραμμικά με τον άνθρακα στη μέση. Τα μερικά φορτία των δύο ατόμων οξυγόνου ακυρώνονται, αποδίδοντας ένα μη πολικό μόριο.