קוטביות

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

קוטביות (בלועזית: פּוֹלאריוּת, Polarity) הינה תכונה של קשרים כימיים, המבוססת על חלוקת המטען החשמלי בין שני האטומים המשתתפים בקשר.

[עריכה] קשרים ומולקולות קוטביים

קשר קוטבי (או פולארי) הוא קשר בין שני אטומים בעלי אלקטרושליליות שונה. האטום האלקטרושלילי יותר מושך אליו את האלקטרונים המשותפים ביתר חוזקה, ועקב כך שורר סביבו מטען חשמלי שלילי (מטען זה הינו חלקי, כיוון שמשיכת האלקטרונים אינה מוחלטת; יש להבדיל בין מטען חלקי ובין מטען מלא, כפי שניתן לראות ביונים, למשל). לעומת זאת, סביב האטום הפחות אלקטרושלילי שורר מטען חשמלי חיובי (הנובע מהפרוטונים שבגרעין).

כדי שקשר יהיה קוטבי, על ההבדל באלקטרושליליות בין שני האטומים להיות גדול מ-0.3. הבדל קטן מ-0.3 קיים בקשרים קוולנטיים "טהורים" (במולקולות דו-אטומיות, למשל, כמו O₂). אם ההבדל גדול מ-2.0 הקוטביות רבה מאוד; קשה לומר שהאלקטרונים "משותפים" לשני האטומים (זוהי ההגדרה של קשר קוולנטי - קשר בו האלקטרונים משותפים לשני האטומים), כיוון שהם נמצאים בעיקר סביב האטום האלקטרושלילי יותר; לפיכך, קשרים בהם ההבדל גדול מ- 2.0 הינם קשרים יוניים ולא קוולנטיים.

קשרים קוטביים במולקולה אינם גורמים בהכרח לכל המולקולה להיות קוטבית. פחמן דו-חמצני, למשל, הינו מולקולה קווית הנראית כך מבחינה מרחבית: O=C=O. כל אחד משני הקשרים הקוולנטיים הינו קוטבי, שכן ההבדל בין הקוטביות של חמצן (3.44) ופחמן (2.55) הוא 0.89 (ראו טבלה בערך אלקטרושליליות). למרות זאת, המולקולה אינה קוטבית, שכן המטען השלילי סביב החמצן הימני מאוזן על ידי המטען השלילי סביב החמצן בצד שמאל.

הפירוש של המושג חומר הידרופילי, במקור, הינו חומר המתמוסס בצורה טובה במים. חומרים קוטביים מתמוססים היטב בחומרים קוטביים אחרים, והיות ומים הינם קוטביים, הרי שכל החומרים הקוטביים מתמוססים בהם בצורה טובה. הידרופילי, אם כן, הפך במשך הזמן שם נרדף לקוטבי, אם כי מבחינה כימית אין חפיפה מוחלטת בין שני המושגים. באופן דומה, חומר הידרופובי הפך שם נרדף לחומר לא-קוטבי.

[עריכה] חשיבות

אטומים בעלי מטען חלקי שלילי נמשכים, בהתאם לחוקי האלקטרוסטטיקה, לאטומים בעלי מטען חלקי חיובי. לתופעה זו השלכות רבות. בעזרת הבנה וזיהוי של קוטביותם של קשרים ניתן לחזות את המבנה התלת-ממדי של המולקולה, את תכונותיה הפיזיקליות (נקודת התכה, רתיחה וכו') ואת נטייתה להגיב עם מולקולות אחרות.

דוגמה שכיחה למשיכה בין מולקולות קוטביות היא קשרי מימן. בין מולקולות לא-קוטביות קיימים קשרים אחרים, אשר אינם מבוססים על קוטביות - קשרי ואן דר ואלס, למשל.