ההבדלים בין קוטבי לא קוטבי בכימיה

אלקטרגטיביות קובעת עד כמה אטום רוצה אלקטרונים. ככל שהאטום יותר אלקטרוני שלילי, כך הוא רוצה יותר אלקטרונים. חשוב לזכור כאשר בוחנים סוגים שונים של אגרות חוב.

אם אטום אחד הוא הרבה יותר אלקטרונית מאחר, אז הוא יכול לקחת אלקטרון לחלוטין מהאטום האחר (קשר יוני), או שהוא יכול פשוט למשוך את האלקטרונים לעבר עצמו יותר (קשר קוולנטי קוטבי). כתוצאה מכך, קשרים קוולנטיים המכילים אטומים עם תאים אלקטרוניים גבוהים מאוד (כמו חמצן או פלואור) הם קוטביים. החמצן או הפלואין מתחזקים את האלקטרונים.

זה הבסיס להבדל בין קשרים קוטביים לקוטביים. שיתוף לא שוויוני של אלקטרונים מביא לכך שלקשר יש סוף חיובי חלקי וקצה שלילי חלקית. האטום האלקטרוני שלילי יותר הוא שלילי חלקית (מסומן δ^-ואילו הקצה השני חיובי בחלקו (מסומן δ⁺).

אגרות חוב יכולות להיות פולניות לחלוטין או קוטביות לחלוטין. קשר קוטבי לחלוטין מתרחש כאשר אחד האטומים הוא כל כך אלקטרוני שלילי שהוא לוקח אלקטרון מהאטום השני (זה נקרא קשר יוני).

מצד שני, כאשר האלקטרואנגטיביות זהות לחלוטין הקשר נחשב לקשר קוולנטי לא קוטבי. שני האטומים חולקים אלקטרונים לחלוטין.

אבל מה קורה בין שני הקצוות הללו?

להלן טבלה המדגימה איזה סוג של קשר עשוי להיווצר בהתבסס על ההבדל בנגטיביות אלקטרונית:

https://chem.libretexts.org/Courses/Oregon_Institute_of_Technology/OIT%3A_CHE_202_-_General_Chemistry_II/Unit_6%3A_Molecular_Polarity/6.1%3A_Electronegativity_and_Polarity

לפיכך, ההבדל בין קשרים קוטביים ללא קוטביים נובע מההבדל האלקטרוני שלילי של האטומים.

לתרכובת יכול להיות קשרים קוולנטיים קוטביים ובכל זאת עדיין לא להיות תרכובת קוטבית. למה?

לתרכובות קוטביות יש דיפול נטו כתוצאה מקשרים קוטביים שמסודרים בצורה לא סימטרית. המשמעות היא שיש להם גם מטען חיובי חלקי וגם חיובי חלקי שלא מבוטלים. דוגמה לכך היא מים.

תרכובות לא קוטביות יכולות לחלוק את האלקטרונים שלהם לחלוטין, או שהן יכולות להיות בעלות קשרים קוטביים סימטריים שבסופו של דבר מבטלות כל סוג של דיפול נטו. דוגמה לכך היא BF₃. מכיוון שהקשרים הקוטביים מסודרים במישור יחיד הם בסופו של דבר מתבטלים.

קוטביות כימית משחקת תפקיד עצום באופן האינטראקציה של מולקולות שונות. לדוגמא, מדוע הסוכר מתמוסס במים ואילו השמן אינו נמס?

הכל קשור לקוטב לעומת לא קוטבי.

מים הם ממס קוטבי. אטום החמצן מכיל שני זוגות בודדים והוא יותר אלקטרוני שלילי ממימן, ובכך מושך את האלקטרונים לעברו. כתוצאה מכך אטום החמצן קשור למטען שלילי חלקי. ההידרוגנים לעומת זאת הם למעשה פרוטונים ויש להם מטען חיובי חלקי הקשור אליהם.

סוכר הוא גם קוטבי! יש לו קבוצות הידרוקסיל רבות (OH) אשר יוצרות קשרי מימן בקלות. לפיכך לסוכר יש מטענים חיוביים ושליליים חלקיים. כתוצאה מכך, ישנם תורמים וקבלי מימן גם במים וגם בסוכר. מסיבה זו, סוכר יתמוסס במים.

מצד שני, משהו כמו נפט מורכב בעיקר מאג"ח C-H. כפי שנדון לעיל, קשר C-H ​​אינו קוטבי מכיוון שהמכשיר האלקטרוני בין שני האטומים בקשר אינו שונה כל כך. משמעות הדבר היא שבסך הכל לשמן אין מטען חיובי או שלילי חלקי כלשהו. היעדר מטענים חלקיים זה אומר שמולקולת השמן לא תוכל לקשור מימן. מכיוון שמים אוהבים להיקשר למימן ולהישאר עם מולקולות קוטביות, המים לא ימיסו את השמן.

מבט על מבנה התרכובת ואופי הקשרים שהיא מכילה יגיד לך הרבה אם המולקולה יכולה להיות מטעי שלילי חיובי חלקי או חלקי. אם זה יכול, סביר להניח שהוא קוטבי. אם זה לא, זה לא קוטבי.