واحد مركب قطبي (أو مادة) هي منطقة تحتوي على منطقتين ذات كثافة إلكترون مختلفة. إحدى هذه المناطق لها طابع إيجابي (منطقة بيضاء) ، وأخرى لها طابع سلبي (منطقة صفراء) ، كما نرى في التمثيل التالي:
تمثيل مناطق ذات شحنة مختلفة في مركب قطبي
تعرف ما إذا كان المركب قطبي يعني معرفة نوع القوة بين الجزيئات التي تفضل التفاعل بين جزيئاتها أو معها جزيئات المواد الأخرى ، وكذلك وضع افتراضات حول قابليتها للذوبان والانصهار و الغليان.
على سبيل المثال: فيما يتعلق بقابلية الذوبان ، تتمتع المركبات القطبية بقدرة جيدة على الذوبان في المركبات القطبية. بالنسبة للقوى بين الجزيئات ، اعتمادًا على الحالة ، يمكن أن تتفاعل المركبات القطبية بالقوى روابط ثنائية القطب أو روابط هيدروجينية دائمة (القوة التي تؤدي أيضًا إلى ارتفاع نقاط الانصهار و الغليان).
فيما يلي طريقتان عمليتان لتحديد ما إذا كان المركب قطبيًا أم لا.
تحديد القطبية من خلال عدد السحب وعدد الروابط
يمكننا تحديد ما إذا كان المركب قطبي بالعلاقة بين عدد الذرات المتساوية المرتبطة بالذرة المركزية وعدد سحب الإلكترون في تلك الذرة المركزية.
ملحوظة: سحابة الإلكترون هي أي رابطة كيميائية بين ذرتين ، أو زوج من الإلكترونات من غلاف التكافؤ للذرة التي لا تشارك في الرابطة.
إذا كان عدد السحب الموجودة في الذرة المركزية مختلفًا عن عدد الروابط المتساوية في تلك الذرة المركزية ، فلدينا مركب قطبي. لفهم أفضل ، اتبع الأمثلة أدناه:
المثال الأول: جزيء حمض الهيدروسيانيك
الصيغة التركيبية لحمض الهيدروسيانيك
في حمض الهيدروسيانيك ، الذرة المركزية هي الكربون الذي يحتوي على أربعة إلكترونات طبقة التكافؤ للانتماء إلى عائلة IVA من الجدول الدوري. كيف يصنع الكربون رابطة واحدة (مشاركة إلكترونين ، مع إلكترون واحد من كل ذرة تشارك) مع الهيدروجين ورابطة ثلاثية مع النيتروجين ، لذلك لا توجد إلكترونات غير مرتبطة في الذرة وسط.
وبالتالي ، في حمض الهيدروسيانيك ، يوجد وجود غيمتين إلكترونيتين (رابطة واحدة ورابطة ثلاثية) ورابطة مساوية للآخر. لذلك ، فهو ملف مجمع قطبي.
المثال الثاني: جزيء الأمونيا (NH3)
الصيغة الهيكلية للأمونيا
في الأمونيا ، الذرة المركزية هي النيتروجين ، الذي يحتوي على خمسة إلكترونات في غلاف التكافؤ لأنه ينتمي إلى عائلة VA في الجدول الدوري. حيث أن النيتروجين يصنع رابطة واحدة (مشاركة إلكترونين ، مع إلكترون واحد من كل ذرة معنية) مع كل ذرة هيدروجين ، اثنان من إلكتروناتها الخمسة لا تشارك في الروابط.
إلكترونات غير مرتبطة بالنيتروجين في الأمونيا
وهكذا ، في الأمونيا ، توجد أربع غيوم إلكترونية (ثلاثة روابط مفردة وزوج إلكترون غير مترابط) وثلاثة روابط متساوية (الهيدروجين الثلاثة). لذا فهي أ مجمع قطبي.
تحديد القطبية من خلال متجه العزم ثنائي القطب لمركب
يمكننا تحديد ما إذا كان المركب قطبي من خلال تحليل الناتج العزم العزم ثنائي القطب في صيغته الهيكلية ، مع مراعاة الهندسة الجزيئية والاختلاف كهرسلبية بين الذرات المعنية.
ملحوظة: ترتيب تنازلي للسلبية الكهربية للعناصر: F> O> N> Cl> Br> I> S> C> P> H.
عندما يختلف مجموع المتجهات الموجودة في الجزيء عن الصفر ، سيكون المركب قطبيًا. لفهم أفضل ، اتبع الأمثلة التالية:
المثال الأول: جزيء ثلاثي كلورو ميثان
ثلاثي كلورو ميثان مركب موجود هندسة رباعية السطوح، كما نرى في صيغته الهيكلية أدناه:
الصيغة الهيكلية لثلاثي كلورو الميثان
لمعرفة ما إذا كان مركبًا قطبيًا أم لا ، يجب أن نضع مبدئيًا متجهات العزم ثنائي القطب (الأسهم التي تشير إلى أي ذرة أكثر استقرارًا من الأخرى) في الهيكل الهيكلي ، كما في المثال التالي:
ملحوظة: الكلور عنصر كهرسلبي أكثر من الكربون. في المقابل ، يعتبر الكربون عنصرًا كهرسلبيًا أكثر من الهيدروجين.
نواقل العزم ثنائي القطب في ثلاثي كلورو ميثان
يمكن تمثيل المتجهات باللون الوردي بـ + x و -x ، حيث أن لها نفس الاتجاه (عموديًا) والاتجاهين المعاكسين (لأعلى ولأسفل). يتم تمثيل المتجهات باللون الأحمر بـ + x ، حيث أن لها نفس الاتجاه ونفس الاتجاه. وبالتالي ، يتم تمثيل متجه العزم ثنائي القطب الناتج (مجموع المتجهات) بواسطة:
μص = (+ x) + (-x) + (+ x) + (+ x)
μص = + س - س + س + س
μص = 2x
نظرًا لأن متجه العزم ثنائي القطب الناتج غير صفري ، فلدينا مجمع قطبي.
المثال الثاني: جزيء الماء
الماء هو المركب الذي يقدم الهندسة الزاويّة، كما نرى في صيغته الهيكلية أدناه:
الصيغة الهيكلية للمياه
لمعرفة ما إذا كان مركبًا قطبيًا أم لا ، يجب علينا في البداية وضع متجهات العزم ثنائي القطب (الأسهم التي تشير إلى أي ذرة أكثر استقرارًا من الأخرى) في الهيكل ، كما هو موضح أدناه:
ملحوظة: الأكسجين عنصر كهرسلبي أكثر من الهيدروجين.
نواقل العزم ثنائي القطب في الماء
نظرًا لأن المتجهين في بنية الماء متقاطعان بشكل قطري ، فيجب علينا استخدام قاعدة متوازي الأضلاع. في هذه القاعدة ، عندما نربط بين قواعد المتجهات ، يكون لدينا إنشاء متجه ناتج (يحل محل الاثنين المستخدم سابقًا) ، كما في النموذج التالي:
المتجه الناتج في الصيغة البنائية للماء
نظرًا لأن جزيء الماء له متجه واحد ، فإن متجه العزم ثنائي القطب الناتج ليس صفريًا ، أي لدينا مجمع قطبي.
بي ديوغو لوبيز دياس
مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-um-composto-polar.htm