პოლარული მოლეკულები, რომლებიც მოიცავს წყალბადის ატომს, შეიძლება შექმნან ელექტროსტატიკური ბმები, რომლებსაც წყალბადის კავშირები ეწოდება. წყალბადის ატომი უნიკალურია იმით, რომ იგი შედგება ერთი ელექტრონისგან, რომელიც მდებარეობს ერთი პროტონის გარშემო. როდესაც ელექტრონს იზიდავს მოლეკულის სხვა ატომები, გამოვლენილი პროტონის დადებითი მუხტი იწვევს მოლეკულურ პოლარიზაციას.
ეს მექანიზმი საშუალებას აძლევს ასეთ მოლეკულებს შექმნან ძლიერი წყალბადის ობლიგაციები კოვალენტური და იონური ობლიგაციების ზემოთ და ზემოთ, რომლებიც ნაერთების უმეტესობის საფუძველია. წყალბადის ბმებს შეუძლიათ ნაერთებს განსაკუთრებული თვისებები მიანიჭონ და მასალები უფრო სტაბილური გახადონ, ვიდრე ნაერთები, რომლებსაც არ შეუძლიათ წყალბადის კავშირების წარმოქმნა.
TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)
პოლარული მოლეკულები, რომლებიც კოვალენტურ კავშირში შეიცავს წყალბადის ატომს, აქვთ უარყოფითი მუხტი მოლეკულის ერთ ბოლოზე და დადებითი მუხტი საპირისპირო ბოლოს. წყალბადის ატომიდან ერთი ელექტრონი მიგრირდება სხვა კოვალენტურად შეკავშირებულ ატომში და ტოვებს დადებითად დამუხტულ წყალბადის პროტონს. პროტონს იზიდავს სხვა მოლეკულების უარყოფითად დამუხტული დასასრული და ქმნის ელექტროსტატიკურ კავშირს ერთ-ერთ სხვა ელექტრონთან. ამ ელექტროსტატიკურ ბმას წყალბადის ბმას უწოდებენ.
როგორ წარმოიქმნება პოლარული მოლეკულები
კოვალენტურ კავშირებში, ატომები ელექტრონებს უზიარებენ და ქმნიან სტაბილურ ნაერთს. არაპოლარული კოვალენტური ობლიგაციების დროს, ელექტრონები თანაბრად ნაწილდება. მაგალითად, არაპოლარულ პეპტიდურ კავშირში ელექტრონები თანაბრად ნაწილდება ნახშირბად – ჟანგბადის კარბონილის ჯგუფის ნახშირბადის ატომსა და აზოტ – წყალბადის ამიდების ჯგუფის აზოტის ატომს შორის.
პოლარული მოლეკულებისათვის, კოვალენტურ კავშირში გაზიარებული ელექტრონები იკრიბებიან მოლეკულის ერთ მხარეს, ხოლო მეორე მხარე ხდება დადებითად დამუხტული. ელექტრონები მიგრირებენ, რადგან ერთ-ერთ ატომს უფრო მეტი მიჯაჭვულობა აქვს ელექტრონებთან, ვიდრე კოვალენტური კავშირის სხვა ატომები. მაგალითად, მაშინ როდესაც თავად პეპტიდური კავშირი არაპოლარულია, მასთან ასოცირდება ცილის სტრუქტურა წყალბადის კავშირებს კარბონილის ჯგუფის ჟანგბადის ატომსა და ამიდის წყალბადის ატომს შორის ჯგუფური
კოვალენტური ობლიგაციების ტიპიური კონფიგურაციები აწყვილებენ ატომებს, რომელთაც გარეთა გარსში აქვთ რამდენიმე ელექტრონი და მათ, ვისაც იგივე რაოდენობის ელექტრონი სჭირდება გარე გარსის დასასრულებლად. ატომები ყოფენ დამატებით ელექტრონებს ყოფილი ატომიდან და თითოეულ ატომს გარკვეული დროის განმავლობაში აქვს სრული გარე ელექტრონული გარსი.
ხშირად ატომი, რომელსაც ზედმეტი ელექტრონები სჭირდება მისი გარე გარსის დასასრულებლად, უფრო ძლიერად იზიდავს ელექტრონებს, ვიდრე ატომი, რომელიც დამატებით ელექტრონებს უზრუნველყოფს. ამ შემთხვევაში ელექტრონები თანაბრად არ ნაწილდება და ისინი უფრო მეტ დროს ატარებენ მიმღებ ატომთან. შედეგად, მიმღები ატომი აქვს უარყოფითი მუხტი, ხოლო დონორი ატომი დადებითად არის დამუხტული. ასეთი მოლეკულები პოლარიზებულია.
როგორ ხდება წყალბადის ობლიგაციები
მოლეკულები, რომლებიც მოიცავს კოვალენტურად შეკავშირებულ წყალბადის ატომს, ხშირად პოლარიზებულია, რადგან წყალბადის ატომის ერთი ელექტრონი შედარებით თავისუფლად ინახება. იგი ადვილად მიგრირებს კოვალენტური კავშირის მეორე ატომში და წყალბადის ატომის ერთ დადებითად დამუხტულ პროტონს ტოვებს ერთ მხარეს.
როდესაც წყალბადის ატომი კარგავს თავის ელექტრონს, მას შეუძლია შექმნას ძლიერი ელექტროსტატიკური კავშირი, რადგან სხვა ატომებისგან განსხვავებით, მას აღარ აქვს არცერთი ელექტრონი, რომელიც იცავს დადებით მუხტს. პროტონს იზიდავს სხვა მოლეკულების ელექტრონები და წარმოქმნილ კავშირს წყალბადის ბმას უწოდებენ.
წყალბადის ობლიგაციები წყალში
წყლის მოლეკულები, ქიმიური ფორმულა H2O, პოლარიზებულია და ქმნის ძლიერ წყალბადის კავშირებს. ჟანგბადის ერთი ატომი ქმნის კოვალენტურ კავშირებს წყალბადის ორ ატომთან, მაგრამ ელექტრონებს თანაბრად არ ანაწილებს. წყალბადის ორი ელექტრონი უმეტეს დროს ატარებს ჟანგბადის ატომთან, რაც ხდება უარყოფითად დამუხტული. წყალბადის ორი ატომი ხდება დადებითად დამუხტული პროტონები და წარმოქმნის წყალბადის კავშირებს ელექტრონებთან სხვა წყლის მოლეკულების ჟანგბადის ატომებიდან.
იმის გამო, რომ წყალი ქმნის ამ დამატებით კავშირებს მის მოლეკულებს შორის, მას აქვს რამდენიმე უჩვეულო თვისება. წყალს აქვს განსაკუთრებული ძლიერი ზედაპირული დაძაბულობა, აქვს უჩვეულოდ მაღალი დუღილის წერტილი და მოითხოვს დიდ ენერგიას თხევადი წყლიდან ორთქლში გადასასვლელად. ასეთი თვისებები დამახასიათებელია მასალებისთვის, რომელთათვისაც პოლარიზებული მოლეკულები ქმნიან წყალბადის კავშირებს.