Elk molecuul heeft een driedimensionale "vorm" van elektrische ladingen die afkomstig zijn van de protonen en elektronen van de atomen waaruit het is gemaakt en hoe ze in de ruimte zijn gerangschikt. In sommige moleculen zijn de ladingen redelijk gelijkmatig verdeeld. Voor anderen stapelen negatieve ladingen zich op aan het ene uiteinde, waardoor het andere uiteinde positief wordt. Polaire moleculen vormen het laatste geval. De ongelijke verdeling van ladingen geeft ze een duidelijke elektrische polariteit.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Een polair molecuul heeft aan de ene kant een positieve elektrische lading en aan de andere kant een negatieve lading.
Wat is de lading?
De polariteit of niet-polariteit van een molecuul heeft alles te maken met hoe elektrische ladingen over de atomen worden verdeeld. Voor een individueel atoom is de ladingsverdeling eenvoudig: de protonen met de positieve lading bevinden zich allemaal in de kern en de elektronen die om de kern draaien zijn allemaal negatief. De protonen en elektronen balanceren in een neutraal atoom en het atoom zal een netto negatieve of positieve lading hebben als het elektronen wint of verliest. Hoe dan ook, als een kleine denkbeeldige waarnemer de elektrische lading van een atoom 'ziet', ziet het er van de buitenkant ongeveer hetzelfde uit. De ene kant of een deel verschilt niet veel van de andere.
Voor moleculen wordt het plaatje ingewikkeld. De bindingen tussen atomen kunnen regelmatig en goed geordend zijn, of ze kunnen uitgerekt, gebogen of anderszins gespannen zijn.
In vorm komen
Een paar verschillende factoren beïnvloeden de vorm van een molecuul, waaronder de elektronegativiteit van de betrokken atomen, het aantal atomen in het molecuul en de soorten bindingen tussen atomen. Als een molecuul een hoge mate van symmetrie heeft, dat wil zeggen als de atomen een rechte lijn, een ring of een andere regelmatige vorm met gelijke zijden vormen, is de kans groot dat het niet polair is. De negatieve ladingen van de elektronenwolken in dergelijke vormen hebben de neiging om zich over het hele molecuul uit te spreiden. Moleculen met uitsteeksels, bochten, stoten en knikken zijn echter typisch polair. De onregelmatige vorm van deze moleculen dwingt elektrische ladingen om zich op te hopen, waardoor de ene kant negatiever en de andere positiever wordt.
Een dipoolmoment hebben
Of een molecuul polair is of niet, is een kwestie van graad. Wanneer het ene uiteinde van een molecuul negatiever is dan het andere, noemt een chemicus het een dipool. Het heeft twee verschillende elektrische polen, de ene positief en de andere negatief. De hoeveelheid ladingsverschil over een molecuul geeft een hoeveelheid die het dipoolmoment wordt genoemd. Voor moleculen met een gelijkmatige ladingsverdeling is het dipoolmoment klein, maar bij toenemend ladingsverschil wordt het polaire moment groter. Het dipoolmoment vertelt je hoe zwak of sterk polair het molecuul is.
Polaire moleculen plakken aan elkaar
Het dipoolmoment van een molecuul beïnvloedt sterk hoe het zich gedraagt. Water is bijvoorbeeld een polair molecuul. Het zuurstofatoom trekt de elektronen van de waterstofatomen naar één kant, waardoor de protonen worden blootgesteld en de waterstofkant positief wordt terwijl de zuurstofkant negatief wordt. De positief-negatieve aantrekkingen tussen watermoleculen zorgen ervoor dat ze zich in groepen opstellen als een madeliefjesketting van magneten. Dit beïnvloedt hoe ijskristallen zich tot sneeuwvlokken vormen en hoe water andere polaire en ionische stoffen oplost.