מה קורה למולקולות לא קוטביות במים?

מולקולות לא קוטביות אינן מתמוססות בקלות במים. הם מתוארים כהידרופובים, או מפחדים ממים. כאשר הם מוכנסים לסביבות קוטביות, כגון מים, מולקולות לא קוטביות נצמדות זו לזו ויוצרות קרום הדוק, ומונע מים מסביב למולקולה. קשרי המימן של מים יוצרים סביבה חיובית למולקולות קוטביות ואינן מסיסות למולקולות שאינן קוטביות.

מולקולת מים מורכבת משני יסודות: אטום חמצן אחד ושני אטומי מימן. מים הם מולקולה קוטבית, כלומר האלקטרונים אינם מתחלקים באופן שווה בין שלושת האטומים. לחמצן יש אלקטרונגטיביות גבוהה, או חובב אלקטרונים, מה שהופך את קצה החמצן של מולקולת מים למעט שלילי וקצה המימוגן מעט חיובי. לדוגמא, יונים, כמו מלח שולחן (NaCl), מתמוססים בקלות במים מכיוון שהיונים החיוביים נמשכים לחמצן השלילי והיונים השליליים להחזרת מימנים. מים הם מולקולה קוטבית, ולכן ממס קוטבי.

מולקולות לא קוטביות הידרופוביות; "הידרו" פירושו מים ו"פובי "פירושו פחד. מולקולה לא קוטבית מפחדת מים ואינה מתמוססת בקלות במים. למולקולות אלו קשרים קוולנטיים לא קוטביים או קשרים קוולנטיים קוטביים, שניהם חולקים את האלקטרונים שלהם באופן שווה בין האלמנטים המקושרים. האלקטרונים המשותפים מקשים על הוצאת האלקטרונים על ידי המאפיינים האוהבים של החמצן. כך המולקולות חזקות ויציבות ואינן מתפרקות בקלות.

קשרי המימן של מים משפיעים על התכונות של מולקולות לא קוטביות, אלה עם פחמן ומימן, במים. מכיוון שמולקולות לא-קוטביות לא מתמוססות במים והן הידרופוביות, הן נסחטות זו לזו. כך נוצרים ממברנות תאים - החלקים המפחידים של המים במולקולות פונים כולם לאותו כיוון ונלחצים זה לזה כדי למנוע מים לגעת בהם. המים אינם יכולים לעבור דרך הממברנה.

ניתן למצוא בקלות דוגמאות למולקולות שאינן קוטביות, במיוחד במטבח. מערבבים שמן צמחי עם צבע מאכל ויוצקים אותו על גבי מים בכוס שקופה. השמן והמים אינם מתערבבים מכיוון שהמים הם קוטביים והשמן אינו קוטבי. המולקולות הלא קוטביות יוצרות קרום בין המים לשמן. שימו לב איך טיפות שמן במים יוצרות חצי טיפות, וחוסמות את החלק הפנימי שלהן מהמים. עם זאת, צבע המאכל עושה את דרכו אט אט מהשמן למים, ומדגים את נזילות הקרום אם המולקולות הן קוטביות, כמו צבע מאכל.