هل الماء قطبي أم غير قطبي؟
ما هو القطبية؟
Polarity هو مصطلح يستخدم في الكهرباء والمغناطيسية والإشارات الإلكترونية. في الكيمياء ، يفسر القطبية تكوين الروابط بين الذرات بسبب تقاسم الإلكترونات. تنشأ الجزيئات القطبية عندما تمارس إحدى الذرات قوة جذابة أقوى على الإلكترونات الموجودة في الرابطة. في الواقع ، تنجذب الذرات نحو تلك الذرة أكثر من الذرة الأخرى مما يؤدي إلى اختلال بسيط في الشحن.
كيف يمكن للمرء تحديد قطبية؟
يتم تحديد الاستقطاب من خلال مفهوم يعرف باسم الكهربية. تعد الكهربية هي وسيلة للتعبير عن ميل الذرة لجذب الإلكترونات في رابطة كيميائية. يتم حسابه عن طريق الحصول على الفرق في السلبيات الإلكترون للذرات المعنية. إذا كان الفرق بين 0.4 و 1.7 ، فسيتم وصف الرابطة بأنها قطبية. إذا كان الفرق أقل من 0.4 ، فإن الرابطة تساهمية غير قطبية. معنى هذا هو أنه سيكون هناك تقاسم متساو للإلكترونات بين الذرات. على العكس من ذلك ، إذا كان الفرق أعلى من 1.7 ، فإن الرابطة تحتوي على شخصية أيونية.
هل الماء قطبي أم غير قطبي؟
الماء هو جزيء قطبي لأنه يحتوي على مشاركة غير متكافئة للإلكترونات. تتم كتابة الماء بطريقة كيميائية كـ H2 O مما يعني أنه يتكون من ذرات الهيدروجين والأكسجين. الهيدروجين هو رقم واحد في الجدول الدوري في حين أن الأكسجين هو رقم 14. ونتيجة لذلك ، فإن تكوين الأكسجين هو 2.8.4 في حين أن تكوين الهيدروجين هو 1. عندما تتحد ذرات الهيدروجين مع ذرة أكسجين واحدة ، اثنين من الإلكترونات الأربعة في الأكسجين تشكل رابطة قوية في الماء. التأثير الناتج هو أن هناك مشاركة غير متكافئة للإلكترونات حيث يبقى إلكترونان غير مستخدمين. تصبح نهاية الهيدروجين موجبة جزئيًا بينما تكون نهاية الأكسجين سلبية جزئيًا. علاوة على ذلك ، فإن ذرة الأكسجين لديها قوة جذابة أقوى وبالتالي جذب ذرات أكثر إليها. في وقت لاحق ، هناك خلل الشحنة داخل الجزيء. بجانب الماء ، فلوريد الهيدروجين هو أيضًا جزيء قطبي.
بخلاف الماء ، تنشأ الجزيئات غير القطبية في حالتين. أولاً ، قد يكون ذلك بسبب التقاسم المتساوي للإلكترونات بين الذرات. ثانياً ، قد يكون ذلك بسبب الترتيب المتماثل للروابط القطبية في جزيء أكثر تعقيدًا مثل ثلاثي فلوريد البورون (BF 3 ). هناك حقيقة مهمة يجب على المرء أن يلاحظها وهي أنه ليس كل جزيء له روابط قطبية هو جزيء قطبي. مثال على هذا السيناريو هو ثاني أكسيد الكربون (CO 2 ). لا يشكل ثاني أكسيد الكربون جزيئًا غير قطبي لأن هندسته خطية. لحظات ثنائي القطب تلغي بعضها البعض مما يؤدي إلى عدم وجود لحظة ثنائي القطب الجزيئي الصافي. ومن الأمثلة على المركبات غير القطبية النفط والبنزين.
ما أهمية قطبية الماء؟
يجعل قطبية الماء مادة خاصة لأنه يساهم في بعض الخصائص الفريدة للماء. تشمل الميزات الفريدة كثافته وقدرته على إذابة المواد وحيازته للروابط القوية التي تربط الجزيئات بحزم. هذه الخصائص من الماء تمكنها من أداء وظيفتها الأساسية للحفاظ على الحياة.
قدرة الماء على إذابة المواد
نظرًا لأن الماء يحتوي على أيونات موجبة الشحنة أو سالبة الشحنة ، فيمكنه إذابة المواد. على سبيل المثال ، يذوب الملح الذي يسمى كيميائيا كلوريد الصوديوم في الماء. ما يحدث هو أن الأطراف الموجبة الشحنة لجزيئات الماء تجذب أيونات الكلوريد سالبة الشحنة. من ناحية أخرى ، تجذب الأطراف المشحونة سالبًا أيونات الصوديوم الموجبة الشحنة. يؤدي غمر الملح في الماء إلى فصل أيونات كلوريد الصوديوم بواسطة جزيئات الماء. وبالتالي ، يذوب الملح في الماء.
كثافة الماء عند التجميد
عادةً ما تكون كثافة الجليد أقل من كثافة الماء مما يؤدي إلى تعويم الجليد على الماء. والسبب في ذلك هو أن جزيئات الماء من الماء المتجمد متباعدة عن بعضها بعضًا ولكن بحزم بعضها البعض بسبب رابطة الهيدروجين. لذلك ، تؤدي درجات حرارة التبريد إلى زيادة في كثافة الماء ولكن فقط تصل إلى أربع درجات مئوية. بعد ذلك ، تنخفض الكثافة وعندما تصل درجة الصفر أو أقل ، تكون أخف من الماء. يمكن بعد ذلك أن يطفو الجليد في الماء ، مما يدعم الحياة البحرية.
روابط قوية في الماء
تساهم الروابط القوية التي تجمع جزيئات الماء معًا في خصائصها الفيزيائية الفريدة. تؤدي الجزيئات التي تمسك بإحكام إلى نقاط الغليان وذوبان الماء العالية جدًا.
