Katrai molekulai ir trīsdimensiju elektrisko lādiņu “forma”, kas rodas no to atomu protoniem un elektroniem, kā arī no tā, kā tie ir izvietoti telpā. Dažās molekulās lādiņi ir sadalīti diezgan vienmērīgi. Citiem negatīvie lādiņi vienā galā sakrājas, padarot otru galu pozitīvu. Polārās molekulas veido pēdējo gadījumu. Nevienmērīgais lādiņu sadalījums viņiem piešķir izteiktu elektrisko polaritāti.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Polārajai molekulai vienā pusē ir pozitīvs elektriskais lādiņš, bet pretējā - negatīvs lādiņš.
Kāda ir maksa?
Molekulas polaritāte vai nepolaritāte ir saistīta ar to, kā elektriskie lādiņi tiek sadalīti starp tās atomiem. Atsevišķam atomam lādiņu sadalījums ir vienkāršs: protoni ar pozitīvo lādiņu visi atrodas kodolā, un elektroni, kas riņķo ap kodolu, visi ir negatīvi. Protoni un elektroni līdzsvarojas neitrālā atomā, un atomam būs tīrs negatīvs vai pozitīvs lādiņš, ja tas iegūs vai zaudēs elektronus. Jebkurā gadījumā, ja sīks iedomāts novērotājs “redz” atoma elektrisko lādiņu, tas no ārpuses izskatās daudz vienāds. Viena puse vai daļa daudz neatšķiras no citas.
Molekulām attēls kļūst sarežģīts. Saites starp atomiem var būt regulāras un labi sakārtotas, vai arī tās var būt izstieptas, saliektas vai citādi sasprindzinātas.
Nokļūšana formā
Daži dažādi faktori ietekmē molekulas formu, tostarp iesaistīto atomu elektronegativitāte, molekulu atomu skaits un saišu veidi starp atomiem. Ja molekulai ir augsta simetrijas pakāpe, tas ir, ja atomi veido taisnu līniju, gredzenu vai kādu citu regulāru formu ar vienādām pusēm, iespējams, ka tā nav polāra. Šādu formu elektronu mākoņu negatīvie lādiņi mēdz izlīdzināties visā molekulā. Tomēr molekulas ar izvirzījumiem, līkumiem, izciļņiem un izliekumiem parasti ir polāras. Šo molekulu neregulārā forma liek elektriskajiem lādiņiem apvienoties, atstājot vienu pusi negatīvāku, bet otru - pozitīvāku.
Dipola mirklis
Tas, vai molekula ir polāra, ir pakāpes jautājums. Kad viens molekulas gals ir negatīvāks par otru, ķīmiķis to sauc par dipolu. Tam ir divi atšķirīgi elektriskie stabi, viens pozitīvs, otrs negatīvs. Lādiņu starpības summa molekulā dod daudzumu, ko sauc par dipola momentu. Molekulām ar vienmērīgu lādiņa sadalījumu dipola moments ir mazs, bet, palielinoties lādiņu starpībai, polārais moments kļūst lielāks. Dipola moments norāda, cik vāji vai stipri polāra ir molekula.
Polārās molekulas turas kopā
Molekulas dipola moments spēcīgi ietekmē tā uzvedību. Piemēram, ūdens ir polāra molekula. Skābekļa atoms velk elektronus no ūdeņraža atomiem uz vienu pusi, pakļaujot protonus un padarot ūdeņraža pusi pozitīvu, savukārt skābekļa puse kļūst negatīva. Pozitīvi negatīvās pievilcības starp ūdens molekulām liek tām rindoties grupās kā margrietiņu magnētu ķēde. Tas ietekmē to, kā ledus kristāli veidojas sniegpārslās un kā ūdens izšķīdina citas polārās un jonu vielas.