כיצד להסביר קוטביות

בכימיה קוטביות מתייחסת לאופן שבו אטומים נקשרים זה לזה. כאשר אטומים מתאחדים בקשר כימי, הם חולקים אלקטרונים. מולקולה קוטבית נוצרת כאשר אחד האטומים מפעיל כוח מושך חזק יותר על האלקטרונים בקשר. האלקטרונים נמשכים יותר לכיוון האטום הזה, כך שהמולקולה מגלה חוסר איזון מטען קל.

באטום ניטרלי, אלקטרונים מקיפים את גרעין האטום בענן. כאשר האטומים נקשרים, הם חולקים את האלקטרונים האלה. במקרה זה, ענני צפיפות האלקטרונים מצטלבים זה עם זה. הדבר בולט ביותר בקשר קוולנטי, שבו האלקטרונים מתחלקים באופן שווה. אולם כאשר מולקולה קוטבית, האלקטרונים נוטים לכיוון אחד האטומים של הקשר. התמונה המדויקת של ענני צפיפות האלקטרונים לקשרים אלו יכולה להיות שונה בהתאם לאטומים המעורבים.

הקוטביות של קשר נקבעת על ידי מושג תקופתי הנקרא electronegativity. אלקטרגטיביות היא ביטוי לנטיית האטום למשוך אלקטרונים בקשר כימי. על מנת לקבוע את הקוטביות של הקשר, עליכם למצוא את ההבדל באלקטרוני שליליות האטומים המעורבים. אם ההפרש הוא בין 0.4 ל 1.7, הקשר יהיה קוטבי. אם ההבדל גדול יותר, לקשר יהיה אופי יוני. המשמעות היא שהאלקטרונים יילקחו מהיסוד הפחות אלקטרוני-שלילי, ויבזבזו את כל זמנם במסלול היסוד האלקטרוני-שלטי יותר. אם ההבדל במעגלים אלקטרוניים קטן מ- 0.4, הקשר יהיה קוולנטי לא קוטבי. המשמעות היא שהאלקטרונים יחולקו באופן שווה בין האטומים והקשר לא יהיה בעל אופי קוטבי.

בקשר קוטבי ההפרש שנוצר במטענים החלקיים של כל אטום נקרא רגע דיפול. המטען החלקי השלילי ממוקם באלמנט האלקטרוני שלילי יותר. המטען החלקי החיובי ממוקם באלמנט הפחות אלקטרוני שלילי. רגעי הדיפול בקשרים הבודדים המרכיבים מולקולה יכולים לתת למולקולה כולה רגע דיפול נטו מקביל. אמנם אומרים שהמולקולה היא ניטרלית מבחינה חשמלית, אך עדיין יש לה כמה תכונות אטרקטיביות ודוחה בשל רגע הדיפול שלה. זה יכול להוביל לתכונות מולקולריות ייחודיות. לדוגמא, רגע הדיפול המולקולרי של מולקולת המים מוביל למתח פני השטח הגבוה של המים.

במקרים מסוימים, הקשרים האישיים של מולקולה הם קוטביים באופיים אך המולקולה עצמה לא. זה קורה כאשר המטענים החלקיים מבטלים זה את זה בגלל חוזק שווה וכיוון פיזי הפוך. לדוגמא, מולקולת הפחמן הדו-חמצני מורכבת משני קשרי פחמן-חמצן. האלקטרוני שלילי של חמצן הוא 3.5, ואלקטרונטיביות של פחמן הוא 2.5. יש להם הבדל של אחד, כלומר כל קשר פחמן-חמצן הוא קוטבי. עם זאת, במולקולת הפחמן הדו-חמצני, האטומים מכוונים ליניארית עם הפחמן באמצע. המטענים החלקיים של שני אטומי החמצן מתבטלים, ומניבים מולקולה לא קוטבית.