הקוטביות של קשר ומולקולה קשורה להתפלגות האלקטרונים סביב האטומים.אם התפלגות זו סימטרית, המולקולה תהיה לא קוטבית, אך אם היא אסימטרית, ואחד החלקים של המולקולה הוא בעל צפיפות אלקטרונים גבוהה יותר, כך זו מולקולה קוטבית.
ניתן לדמיין את הקוטביות של מולקולות כאשר החומר המרכיב שלהן נתון לשדה חשמלי חיצוני. אם המולקולות מתמצאות בנוכחות שדה זה, כלומר, אם חלק אחד נמשך לקוטב החיובי והחלק השני של המולקולה נמשך לקוטב השלילי, אז, הם קוטביים. אחרת, אם הם לא מכוונים את עצמם, הם אינם קוטביים.
לדוגמה, כאשר אתה משפשף הרבה מקל זכוכית עם פלנל, הוא הופך להיות טעון חיובי. אם נתקרב אליו לזרם מים שנופל מברז, נראה שהמים לא ימשיכו ליפול במסלול אנכי ישר, אלא יימשכו על ידי המקל ויסבלו מסטייה. זה מראה שהמים הם קוטביים. אבל אם נעשה את אותו הניסוי עם פילה שמן, הוא לא יסטה במסלולו, ויראה שהמולקולות שלו אינן קוטביות.
על ידי ניתוח מבני המולקולות אנו יכולים לקבוע אם הם קוטביים או לא, תוך התחשבות בשני גורמים חשובים: ההבדל באלקטרואנגטיביות בין אטומים לגיאומטריה של המולקולה.
1) אלקטרונטיביות בין אטומים:
אם המולקולה נוצרת על ידי קשרים בין אטומים מאותם יסודות כימיים, כלומר אם הם חומרים פשוטים כגון O
2, ח2, לא2, Cℓ2, פ4, ש8וכו ', הם יהיו לא קוטביים, כי אין הבדל באלקטרואנגטיביות בין האטומים שלהם.היוצא מן הכלל היחיד הוא מולקולת האוזון (O3), שנראה בהמשך.
אם המולקולה היא דיאטומית ונוצרת על ידי אלמנטים בעלי תלות אלקטרונית שונה, אז המולקולה תהיה קוטבית. דוגמאות: HCℓ, HF, HBr ו- HI.
2) גיאומטריה מולקולה:
הגיאומטריה של המולקולה משפיעה על אופן חלוקתם של האלקטרונים בה וכתוצאה מכך על הקוטביות שלה. אם המולקולה מורכבת משלושה אטומים ומעלה, נצטרך לנתח כל קשר שנוצר ואת הגיאומטריה של המולקולה. ראה דוגמה: CO2 - מולקולה לינארית:
δ- δ+ δ-
O = C = O
אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)
שימו לב שחמצן הוא יותר אלקטרוני שלילי מפחמן, ולכן אלקטרוני הקשר נמשכים יותר לחמצן. בהם נוצר מטען שלילי חלקי (δ-), בעוד שבפחמן נוצר מטען חיובי חלקי (δ+). כפל המרחק בין גרעיני האטומים הקשורים למטענים אלה במודולוס (כלומר, המספר ללא סימן פלוס או מינוס) נקרא רגע דיפול ומיוצג על ידי μ.
μ = d. |δ|
רגע דיפול זה מסומן על ידי חיצים המכוונים לכיוון האלמנט האלקטרוני-שלילי ביותר, המושך אליו אלקטרונים: O ← C → O. זה מראה שכמות זו היא וקטור (כמות שיש לה גודל או עוצמה, כיוון וכיוון). לכן, זה מיוצג בצורה הטובה ביותר על ידי: 
.
הוספת כל הווקטורים יחד, אנו מוצאים את רגע הדיפול שנוצר, 
, שבמקרה זה היה שווה לאפס מכיוון ששני רגעי הדיפול בעלי ערכים שווים, אך הולכים לכיוונים מנוגדים, מבטלים זה את זה.
כאשר וקטור רגע הדיפול שנוצר שווה לאפס, המולקולה אינה קוטבית, אך אם היא אינה אפסה, היא תהיה קוטבית.
לכן, במקרה של מולקולת CO2, היא אפולרית.
עכשיו תסתכל על דוגמה אחרת: H2O - גיאומטריה זוויתית (מכיוון שלחמצן יש שני זוגות אלקטרונים ברמה החיצונית ביותר, אשר דוחים את האלקטרונים מקשרים עם מימנים):
אלקטרונים נמשכים לחמצן. אבל, במקרה זה, הווקטורים אינם מבטלים זה את זה מכיוון שהגיאומטריה המולקולרית של המים היא זוויתית, מכיוון שכיוונים שלהם אינם מנוגדים, נותנים וקטור רגע דיפול שנוצר ללא אפס, ולכן מולקולת המים היא קוֹטבִי.
ראה דוגמאות נוספות בטבלה למטה:
מאת ג'ניפר פוגאצה
בוגר כימיה
