قطبية كيميائية

تشير القطبية الكيميائية عادةً إلى فصل الشحنات الكهربائية جزئيا في الجزيء مؤدية إلى أكتسابه لعزم ثنائي القطب أو عزم متعدد القطبية. تترابط الجزيئات القطبية من خلال قوى بين جزيئية قطبية والرابطة الهيدروجينية. تعتمد القطبية الجزيئة على اختلاف السالبية الكهربائية للذرات المختلفة المكونة للجزيء. فعلى سبيل المثال يعتبر الماء مركب قطبي بسبب عدم التوازن في التوزيع الإلكتروني في ترابط الهيدروجين مع الأكسجين، بينما يعتبر الميثان مركب غير قطبي بسبب التوازن في التقاسم الإلكتروني بين الكربون والهيدروجين. تؤثر القطبية الكهربائية على العديد من الخصائص مثل التوتر السطحي والانحلالية إضافة إلى نقطتي الغليان والانصهار.

النتائج

تنتج عن نظرية القطبية الكيميائية ظواهر عديدة، فهي تفسر مثلا سبب قدرة بعض الحشرات أن تطفو على سطح الماء، وتفسر سبب تجمد المسطحات المائية من السطح ثم إلى الأسفل.  فقطبية جزيئات الماء تجعل لها خواص ذات أهمية.

النظرية

عندما تترابط ذرتين فقد ينجم هذا الترابط عن رابطة لا يكون تقاسم الإلكترونات بشكل متوازن بين الذرتين. حيث تجذب إحدى الذرتين السحابة الإلكترونية باتجاها أكثر من الأخرى ويطلق ذلك اسم الكهرسلبية. و عدم وجود توازن في توزع الإلكترونات ضمن الروابط يؤدي إلى نشأة القطبية. وبالتالي يمكن تقسيم الجزيئات إلى شوارد موجبة أو شوارد (أيونات) سالبة؛ ويرمز للشوارد الموجبة بـ δ+ ويرمز للشوارد  السالبة δ−.كان أول من أدخل هذا الترميز كريستوفر إينغولد واديث اينغولد في سنة 1926.تسحب الذرات ذات الكهرسلبية العالية مثل الأكسجين و الفلور و النتروجين الإلكترونات إليها من الذرات ذات الكهرسلبية الأقل. وفي حال الترابط بين هذه الذرات فإن الإلكترونات ستقترب أكثر إلى الذرات ذات الكهرسلبية العالية.وبالتالي يمكن أن تكون الروابط إما روابط قطبية أو روابط بدون قطبية. وتنتج الروابط بدون القطبية عندما يكون فرق الكهرسلبية بين الذرتين المرتبطتين صفرا. في حين الروابط القطبية تحدث عندما يكون فرق الكهرسلبية كبير بحيث تجذب الذرة ذات الكهرسلبية العالية الإلكترون. لتحديد القطبية رياضياً يتم حساب فرق الكهرسلبية بين الذرتين فإذا كان هذا الفرق بين 0.4 و 1.7 فإن الرابطة تعتبر قطبية.

القطبية في الجزيئات

يمكن وصف جزيئات بأنها ذات «روابط قطبية» أو «روابط لاقطبية».إلا أن هذا التعميم هو أمر نسبي في كثير من الأحيان. ومع ذلك، فإن الخصائص التالية هي نموذجية لمثل هذه الجزيئات.

الجزيئات الهجينة

هي عبارة عن جزيئات كبيرة لها نهاية واحدة برابطة قطبية ترتبط مع مجموعة أخرى لها نهاية أخرى غير قطبية وهي مؤثر سطحي جيد. يمكن أن تساعد هذه المركبات في تشكيل المستحلبات المستقرة، أو مزيج من الماء والدهون. كما تؤدي إلى خفض التوتر السطحي بين الزيت والماء بواسطة الامتزاز في السطح التماسي للسائل-سائل.