Water Polar หรือ Nonpolar คืออะไร?
ขั้วคืออะไร
ขั้วเป็นคำที่ใช้ในไฟฟ้าแม่เหล็กและการส่งสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ ในทางเคมีขั้วอธิบายการก่อตัวของพันธะระหว่างอะตอมเนื่องจากการแบ่งปันของอิเล็กตรอน โมเลกุลของขั้วเกิดขึ้นเมื่ออะตอมใดอะตอมหนึ่งมีแรงดึงดูดที่น่าดึงดูดยิ่งกว่าต่ออิเล็กตรอนในพันธะ ผลก็คืออะตอมถูกดึงเข้าหาอะตอมมากกว่าอะตอมอื่นซึ่งทำให้เกิดความไม่สมดุลของประจุเล็กน้อย
หนึ่งจะกำหนดขั้วอย่างไร
การกำหนดขั้วจะกระทำผ่านแนวคิดที่เรียกว่าอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ อิเลคโตรเนกาติวีตี้เป็นวิธีหนึ่งที่แสดงถึงแนวโน้มของอะตอมในการดึงดูดอิเล็กตรอนในพันธะเคมี มันคำนวณโดยการทำให้เกิดความแตกต่างในการปฏิเสธอิเล็กตรอนของอะตอมที่เป็นปัญหา หากความแตกต่างอยู่ระหว่าง 0.4 และ 1.7 จะมีการอธิบายพันธะเป็นขั้ว หากความแตกต่างต่ำกว่า 0.4 แสดงว่าพันธะนั้นเป็นโควาเลนต์ที่ไม่มีขั้ว ความหมายของสิ่งนี้คือจะมีการแบ่งปันอิเล็กตรอนระหว่างอะตอมอย่างเท่าเทียมกัน ในทางตรงกันข้ามถ้าความแตกต่างสูงกว่า 1.7 แสดงว่าพันธะนั้นมีตัวไอออนิก
Water Polar หรือ Non-Polar หรือไม่?
น้ำเป็นโมเลกุลขั้วโลกเนื่องจากมีการแบ่งปันอิเล็กตรอนไม่เท่ากัน น้ำเขียนทางเคมีว่า H 2 O ซึ่งหมายความว่าประกอบด้วยไฮโดรเจนและอะตอมออกซิเจน ไฮโดรเจนเป็นหมายเลขหนึ่งในตารางธาตุในขณะที่ออกซิเจนมีจำนวน 14 เป็นผลให้การกำหนดค่าของออกซิเจนคือ 2.8.4 ในขณะที่ของไฮโดรเจนคือ 1 เมื่ออะตอมไฮโดรเจนสองอะตอมรวมกันกับอะตอมออกซิเจนหนึ่งสองในสี่อิเล็กตรอน ออกซิเจนก่อให้เกิดพันธะที่แข็งแกร่งในน้ำ ผลที่ได้คือมีการแบ่งปันอิเล็กตรอนไม่เท่ากันเนื่องจากอิเล็กตรอนสองตัวยังคงไม่ได้ใช้งาน ปลายไฮโดรเจนจะกลายเป็นบวกบางส่วนในขณะที่ปลายออกซิเจนเป็นลบ นอกจากนี้อะตอมของออกซิเจนยังมีแรงดึงดูดที่แข็งแกร่งกว่า ต่อมาเกิดความไม่สมดุลของประจุภายในโมเลกุล นอกจากน้ำแล้วไฮโดรเจนฟลูออไรด์ก็เป็นโมเลกุลขั้วโลกด้วย
ซึ่งแตกต่างจากน้ำโมเลกุลที่ไม่ใช่ขั้วเกิดขึ้นในสองกรณี ประการแรกอาจเป็นเพราะการมีส่วนร่วมของอิเล็กตรอนที่เท่ากันระหว่างอะตอม ประการที่สองอาจเป็นเพราะการจัดเรียงสมมาตรของพันธะขั้วเป็นโมเลกุลที่ซับซ้อนมากขึ้นเช่นโบรอนไตรฟลูออไรด์ (BF 3 ) ความจริงที่สำคัญที่เราต้องทราบก็คือไม่ใช่ว่าทุกโมเลกุลที่มีพันธะขั้วจะเป็นโมเลกุลขั้วโลก ตัวอย่างของสถานการณ์นี้คือคาร์บอนไดออกไซด์ (CO 2 ) คาร์บอนไดออกไซด์ไม่ได้ก่อตัวเป็นโมเลกุลที่ไม่มีขั้วเนื่องจากรูปทรงเรขาคณิตของมันเป็นเส้นตรง สองช่วงเวลาไดโพลถูกยกเลิกซึ่งกันและกันทำให้ไม่มีโมเมนต์โมเลกุลของไดโพลสุทธิ ตัวอย่างของสารประกอบที่ไม่มีขั้วคือน้ำมันและน้ำมันเบนซิน
ทำไมขั้วของน้ำมีความสำคัญ
ขั้วของน้ำทำให้น้ำเป็นสารพิเศษเพราะมันก่อให้เกิดลักษณะเฉพาะของน้ำบางอย่าง คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์รวมถึงความหนาแน่นความสามารถในการละลายสารและการมีพันธะที่แข็งแรงที่จับโมเลกุลให้แน่นเข้าด้วยกัน ลักษณะของน้ำเหล่านี้ช่วยให้สามารถทำหน้าที่พื้นฐานในการดำรงชีวิตอย่างยั่งยืน
ความสามารถของน้ำในการละลายสาร
เนื่องจากน้ำมีประจุทั้งบวกและประจุลบจึงสามารถละลายสารได้ ตัวอย่างเช่นเกลือที่เรียกว่าโซเดียมคลอไรด์ทางเคมีมักละลายในน้ำ สิ่งที่เกิดขึ้นก็คือปลายโมเลกุลที่มีประจุบวกจะดึงดูดคลอไรด์ไอออนที่มีประจุลบ ปลายประจุที่มีประจุลบจะดึงดูดประจุโซเดียมไอออนบวกที่มีประจุบวก การจุ่มเกลือลงในน้ำนำไปสู่การแยกโซเดียมไอออนคลอไรด์โดยโมเลกุลของน้ำ ดังนั้นเกลือละลายในน้ำ
ความหนาแน่นของน้ำเมื่อถูกแช่แข็ง
โดยปกติความหนาแน่นของน้ำแข็งน้อยกว่าน้ำทำให้น้ำแข็งลอยอยู่บนน้ำ เหตุผลของเรื่องนี้ก็คือโมเลกุลของน้ำในน้ำแข็งนั้นอยู่ห่างกันมาก แต่จับยึดกันอย่างแน่นหนาโดยพันธะไฮโดรเจน ดังนั้นอุณหภูมิการระบายความร้อนนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของน้ำ แต่เพียงสี่องศาเซลเซียส หลังจากนั้นความหนาแน่นจะลดลงและเมื่อถึงศูนย์หรือต่ำกว่าก็จะเบากว่าน้ำ น้ำแข็งสามารถลอยอยู่ในน้ำได้จึงช่วยสนับสนุนชีวิตทางทะเล
พันธบัตรที่แข็งแกร่งในน้ำ
พันธะที่แข็งแกร่งที่ยึดโมเลกุลของน้ำเข้าด้วยกันทำให้เกิดลักษณะทางกายภาพที่เป็นเอกลักษณ์ โมเลกุลที่ถูกยึดไว้อย่างแน่นหนาส่งผลให้จุดเดือดและจุดหลอมเหลวของน้ำสูงมาก
