تشخیص قطبی بودن یا نبودن مولکولها

پیوند رابطه ی بین دو اتم می باشد، درصورتیکه کل مولکول از یک یا چند پیوند بین اتمها تشکیل شده است.
مولکولها و نیز پیوندهای بین اتم ها یا قطبی هستند یا غیر قطبی. پیوند قطبی پیوندی است که بین دو اتم مختلف برقرار است، در اینصورت پیوند دارای یک قطب مثبت و یک قطب منفی می باشد، درصورتیکه مولکول قطبی تنها دارای توزیع غیر یکنواخت بار بوده و سر مثبت و منفی ندارد. برای بررسی این دو دسته مولکولها، مولکولها را به دو دسته دو اتمی و مولکولهای چند اتمی تقسیم بندی می کنیم:

الف) مولکولهای دو اتمی: در این مولکولها چنانچه دو اتم تشکیل دهنده مولکول جور هسته باشند، پیوند ناقطبی بوده و درنتیجه کل مولکول ناقطبی می شود، مانند CL-CL.
اما چنانچه دو اتم تشکیل دهنده مولکول ناجور هسته باشند (و اختلاف الکترونگاتیوی آنها بین 4/0 تا 7/1 باشد) پیوند بین آن دو قطبی بوده (یعنی یک سر پیوند دارای احتمال حضور الکترون بیشتری است) و درنتیجه کل مولکول قطبی خواهد بود، مانند H-CL. در مولکول HCL اتم کلر دارای الکترونگاتیوی بیشتری می باشد، درنتیجه الکترونهای پیوندی را با قدرت بیشتری به سمت خود می کشد و درنتیجه دارای قطب منفی می شود و هیدروژن که حضور الکترونها در اطرافش کمتر است، دارای قطب مثبت می شود.

اما مولکولهای چند اتمی:
در این مولکولها علاوه بر قطبی یا ناقطبی بودن پیوندها، شکل هندسی مولکولها نیز در تعیین قطبی یا ناقطبی بودن مولکول دخالت دارند. درواقع می توان گفت که در مولکول، ساختار و شکل فضایی مولکول مهمتر از قطبی بودن تک تک پیوندها می باشد. به عنوان مثال، مولکول BECL2 را در نظر بگیرید که دارای ساختار خطیCL-BE-CL می باشد. در این مولکول تک تک پیوندها BE-CL قطبی می باشد، اما کل مولکول ناقطبی است، زیرا دو اتم کلر در دو طرف مولکول به یک اندازه الکترونها را به طرف خود می کشند و مولکول دارای ساختار متقارن است. 

به طور کلی برای تشخیص قطبی بودن یا نیودن مولکولهای چند اتمی، هر پیوند را به منزله ی یک طناب در نظر بگیرید که اتم انتهایی دارد با آن طناب، اتم مرکزی را به سمت خود می کشد، چنانچه درنهایت اتم مرکزی جابجا شد، مولکول قطبی می باشد و چنانچه درنهایت اتم مرکزی جابجا نشد، مولکول ناقطبی می باشد، به عنوان مثال همین مولکول CL-BE-CL را درنظر بگیرید، دو اتم کلر داری قدرت مساوی هستند و اتم مرکزی را می کشند، درنتیجه اتم مرکزی ثابت باقی می ماند.
 

اما مولکول آب را درنظر بگیرید که داری ساختار خمیده است و دو اتم هیدروژن در یک طرف مولکول قرار دارند، چون دو اتم هیدروژن اتم اکسیژن را به سمت خود می کشند ، اتم اکسیژن جابجا می شود و بنابراین مولکول قطبی خواهد بود.

به عنوان مثال دیگر:
اوزون علیرغم تشکیل شدن از سه اتم یکسان اکسیژن O قطبی می باشد.

علت قطبی بودن مولکول اوزون به ساختار آن و شکل فضایی آن مربوط می شود. می دانید که مولکولهای خنثی نیز می توانند قطبی باشند و علیرغم خنثی بودن کل مولکول، اما تجمع الکترونها در قسمتی از مولکول بیشتر باشد و درنتیجه آن قسمت از مولکول منفی و سمت دیگر مثبت شود.

- حال پس از رسم مولکول O3 می بینیم که در این مولکول سه پیوند وجود دارد: O=O-O . درست است که همه ی اتم ها اکسیژن هستند و به نظر می رسد که مولکول نباید قطبی باشد اما قطبی بودن به دلیل شکل هندسی مولکول می باشد. شکل مولکول اوزون به این صورت خطی نمی باشد و من در اینجا نتوانستم شکل خمیده ی آن را رسم کنم. ، بلکه یک زوج الکترون ناپیوندی روی اکسیژن وسط وجود دارد که به علت تحرک زیاد، سبب می شود دو پیوند به یکدیگر نزدیک شده و با یکدیگر زاویه ی 117 درجه را تشکیل دهند. بنابراین وقتی اتم مرکزی را در راستای پیوندهایش بکشیم، اتم مرکزی به سمت پایین می آید و بنابراین مولکول قطبی است و در میدان الکتریکی تغییر جهت می دهد.

بنابراین راه سریع تشخیص مولکول قطبی، این است که چنانچه مولکول مرکزی دارای چهار اتم متصل به خود داشت، مانند CH4 چنانچه مانند همین متان، همه ی اتم های چسبیده به اتم مرکزی یکسان بودند، مولکول ناقطبی، و در غیر اینصورت مولکول قطبی است. همچنین هنگامیکه اتم های متصل به اتم مرکزی، متنوع و جورواجور باشند، هر چند تا هم که باشند، مولکول قطبی است. در صورتیکه کمتر از سه اتم به اتم مرکزی متصل باشد و اتم ها هم یکسان باشند، ، ناچار به رسم ساختار لوویس هستیم و دیدن اینکه آیا اتم مرکزی دارای زوج الکترون ناپیوندی می باشد یا نه؟ چنانچه اتم مرکزی دارای زوج الکترون ناپیوندی باشد، قطعاً مولکول قطبی می باشد.