วิธีการอธิบายขั้ว

ในวิชาเคมี ขั้วหมายถึงวิธีการที่อะตอมเชื่อมโยงกัน เมื่ออะตอมมารวมกันในพันธะเคมี พวกมันจะใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน โมเลกุลมีขั้วเกิดขึ้นเมื่ออะตอมตัวใดตัวหนึ่งออกแรงดึงดูดที่แรงกว่ากับอิเล็กตรอนในพันธะ อิเล็กตรอนจะถูกดึงเข้าหาอะตอมนั้นมากขึ้น เพื่อให้โมเลกุลแสดงความไม่สมดุลของประจุเล็กน้อย

ในอะตอมที่เป็นกลาง อิเล็กตรอนจะโคจรรอบนิวเคลียสของอะตอมในเมฆ เมื่ออะตอมเกิดพันธะ พวกมันจะแบ่งอิเล็กตรอนเหล่านี้ ในกรณีนี้ เมฆความหนาแน่นของอิเล็กตรอนตัดกัน สิ่งนี้เด่นชัดที่สุดในพันธะโควาเลนต์ ซึ่งอิเล็กตรอนจะถูกแบ่งเท่าๆ กัน อย่างไรก็ตาม เมื่อโมเลกุลมีขั้ว อิเล็กตรอนจะพุ่งเข้าหาอะตอมตัวใดตัวหนึ่งของพันธะ ภาพที่ชัดเจนของเมฆความหนาแน่นของอิเล็กตรอนสำหรับพันธะเหล่านี้อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับอะตอมที่เกี่ยวข้อง

ขั้วของพันธะถูกกำหนดโดยแนวคิดเป็นระยะที่เรียกว่าอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ อิเล็กโตรเนกาติวีตี้เป็นการแสดงออกถึงแนวโน้มของอะตอมที่จะดึงดูดอิเล็กตรอนในพันธะเคมี เพื่อกำหนดขั้วของพันธะ คุณต้องค้นหาความแตกต่างในอิเล็กโตรเนกาติวีของอะตอมที่เกี่ยวข้อง หากความแตกต่างอยู่ระหว่าง 0.4 ถึง 1.7 พันธะจะเป็นแบบมีขั้ว ถ้าความแตกต่างมากกว่า พันธะจะมีลักษณะเป็นไอออนิก ซึ่งหมายความว่าอิเล็กตรอนจะถูกพรากไปจากธาตุที่มีอิเล็กโตรเนกาติตีน้อยกว่า และใช้เวลาทั้งหมดไปกับการโคจรรอบองค์ประกอบที่มีอิเล็กโตรเนกาติตีมากกว่า หากความแตกต่างของอิเล็กโตรเนกาติวิตีน้อยกว่า 0.4 พันธะจะเป็นโควาเลนต์แบบไม่มีขั้ว ซึ่งหมายความว่าอิเล็กตรอนจะถูกใช้ร่วมกันอย่างเท่าเทียมกันระหว่างอะตอมและพันธะจะไม่มีลักษณะเป็นขั้ว

ในพันธะที่มีขั้ว ผลต่างที่เกิดขึ้นในประจุบางส่วนของแต่ละอะตอมเรียกว่า โมเมนต์ไดโพล ประจุลบบางส่วนจะอยู่ที่องค์ประกอบอิเล็กโทรเนกาทีฟมากกว่า ประจุบางส่วนที่เป็นบวกจะอยู่ที่องค์ประกอบอิเล็กโทรเนกาติฟที่น้อยกว่า โมเมนต์ไดโพลในพันธะแต่ละอันที่ประกอบเป็นโมเลกุลสามารถให้โมเมนต์ไดโพลสุทธิที่สอดคล้องกันกับโมเลกุลทั้งหมด แม้ว่าโมเลกุลจะกล่าวได้ว่าเป็นกลางทางไฟฟ้า แต่ก็ยังมีคุณสมบัติที่น่าสนใจและน่ารังเกียจอยู่บ้างเนื่องจากโมเมนต์ไดโพล นี้สามารถนำไปสู่คุณสมบัติพิเศษบางอย่างของโมเลกุล ตัวอย่างเช่น โมเมนต์ไดโพลโมเลกุลของโมเลกุลน้ำทำให้เกิดแรงตึงผิวสูงตามลักษณะเฉพาะของน้ำ

ในบางกรณี พันธะเดี่ยวของโมเลกุลมีลักษณะเป็นขั้ว แต่ตัวโมเลกุลเองไม่ใช่ สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อประจุบางส่วนหักล้างกันเนื่องจากความแรงเท่ากันและทิศทางทางกายภาพที่ตรงกันข้าม ตัวอย่างเช่น โมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์ประกอบด้วยพันธะคาร์บอนออกซิเจนสองพันธะ อิเล็กโตรเนกาติวีตี้ของออกซิเจนเท่ากับ 3.5 และอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ของคาร์บอนเท่ากับ 2.5 พวกมันมีความแตกต่างกัน ซึ่งหมายความว่าพันธะคาร์บอน-ออกซิเจนแต่ละพันธะมีขั้ว อย่างไรก็ตาม ในโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ อะตอมจะวางตัวเป็นเส้นตรงโดยมีคาร์บอนอยู่ตรงกลาง ประจุบางส่วนของออกซิเจนทั้งสองอะตอมจะตัดกัน ทำให้เกิดโมเลกุลที่ไม่มีขั้ว