چرا آب یک مولکول قطبی است؟

چرا آب قطبی است؟ آب یک مولکول قطبی است و همچنین به عنوان یک حلال قطبی عمل می کند. وقتی گفته می شود که یک ماده شیمیایی "قطبی" است، به این معنی است که بارهای الکتریکی مثبت و منفی به طور نابرابر توزیع شده اند. بار مثبت از هسته اتم ناشی می شود در حالی که الکترون ها بار منفی را تأمین می کنند. حرکت الکترون ها تعیین کننده قطبیت است. در مورد آب اینگونه عمل می کند.

• آب قطبی است زیرا هندسه خمیده ای دارد که اتم های هیدروژن با بار مثبت را در یک سمت مولکول و اتم اکسیژن با بار منفی را در سمت دیگر قرار می دهد.
• تأثیر کلی این است که یک دوپل جزئی وجود دارد، جایی که هیدروژن ها دارای بار مثبت جزئی و اتم اکسیژن دارای بار منفی جزئی هستند.
• دلیل خمیده بودن آب این است که اتم اکسیژن بعد از پیوند با هیدروژن هنوز دو جفت الکترون تنها دارد. این الکترون ها یکدیگر را دفع می کنند و پیوند O-H را از زاویه خطی منحرف می کنند.

چرا آب قطبی است؟

آب (H2O) به دلیل شکل خمیده مولکول قطبی است. این شکل به این معنی است که بیشتر بار منفی از اکسیژن در یک سمت مولکول و بار مثبت اتم های هیدروژن در سمت دیگر مولکول قرار دارد. این یک نمونه از پیوند شیمیایی کوالان است. وقتی مواد حل شده به آب اضافه می شوند، ممکن است تحت تأثیر توزیع بار قرار بگیرند.

دلیل اینکه شکل مولکول خطی و غیرقطبی نیست (به عنوان مثال، مانند CO2) به دلیل تفاوت در الکترونگاتیویته بین هیدروژن و اکسیژن است. مقدار الکترونگاتیویته هیدروژن 2.1 و الکترونگاتیویته اکسیژن 3.5 است. هر چه تفاوت بین مقادیر الکترونگاتیویته کوچک تر باشد، احتمال تشکیل پیوند کوالان بیشتر خواهد بود. تفاوت بزرگ بین مقادیر الکترونگاتیویته در پیوندهای یونی مشاهده می شود. هیدروژن و اکسیژن تحت شرایط معمول به عنوان نافلز عمل می کنند، اما اکسیژن به طور قابل توجهی الکترونگاتیوتر از هیدروژن است، بنابراین این دو اتم یک پیوند شیمیایی کوالان تشکیل می دهند، اما این پیوند قطبی است.

اتم اکسیژن با الکترونگاتیویته بالا الکترون ها یا بار منفی را به خود جذب می کند و در نتیجه ناحیه اطراف اکسیژن بیشتر منفی می شود تا نواحی اطراف دو اتم هیدروژن. بخش های الکتریسیته مثبتی مولکول (اتم های هیدروژن) از دو اوربیتال پر شده اکسیژن دور می شوند. اساساً، هر دو اتم هیدروژن به یک سمت اتم اکسیژن جذب می شوند، اما به اندازه ای که ممکن است از یکدیگر فاصله دارند زیرا هر دو اتم هیدروژن بار مثبت دارند. انحنا در فرم حالت توازنی بین جذب و دفع است.

به خاطر داشته باشید که اگرچه پیوند کوالان بین هر هیدروژن و اکسیژن در آب قطبی است، مولکول آب به طور کلی یک مولکول الکتریکی خنثی است. هر مولکول آب دارای 10 پروتون و 10 الکترون است، که نتیجتاً بار خالی 0 دارد.

چرا آب یک حلال قطبی است؟

شکل هر مولکول آب بر نحوه تعامل آن با مولکول های آب دیگر و همچنین با مواد دیگر تأثیرگذار است. آب به عنوان یک حلال قطبی عمل می کند زیرا می تواند به بار الکتریکی مثبت یا منفی بر روی یک حل شونده جذب شود. بار منفی کمی نزدیک به اتم اکسیژن، اتم های هیدروژن نزدیک از آب یا نواحی دارای بار مثبت سایر مولکول ها را جذب می کند. سمت هیدروژنی کمی مثبت هر مولکول آب اتم های اکسیژن و نواحی دارای بار منفی دیگر مولکول ها را جذب می کند. پیوند هیدروژنی بین هیدروژن یک مولکول آب و اکسیژن یک مولکول دیگر، آب را به هم متصل می کند و خواص جالبی به آن می بخشد، با این حال پیوندهای هیدروژنی به اندازه پیوندهای کووالان قوی نیستند. در حالی که مولکول های آب از طریق پیوند هیدروژنی به یکدیگر جذب شده اند، حدود ۲۰٪ از آن ها در هر زمان معین آزاد هستند تا با سایر گونه های شیمیایی تعامل داشته باشند. این تعامل را هیدراسیون یا حل شدن می نامند.