आणविक ध्रुवता

अणु की ध्रुवता केवल इस पर निर्भर नहीं कि उसके बंध ध्रुवीय हैं या नहीं। प्रत्येक बंध-द्विध्रुव एक सदिश है; अंतिम आणविक द्विध्रुव उन सभी सदिशों और अणु की वास्तविक त्रि-आयामी ज्यामिति के योग से मिलता है।

पहला चरण: ध्रुवीय बंध

विद्युतऋणात्मकता अंतर साझा इलेक्ट्रॉन घनत्व को एक परमाणु की ओर खिसका सकता है। इससे बंध पर δ⁺ और δ⁻ छोर तथा एक बंध-द्विध्रुव बनता है। पर |Δχ| को कठोर सीमा की तरह न लें; बंध चरित्र निरंतरता है।

दूसरा चरण: ज्यामिति

CO₂ रैखिक है। दोनों C=O द्विध्रुव बराबर और विपरीत दिशा में हैं, इसलिए सदिश योग शून्य। H₂O में O पर दो अकेले इलेक्ट्रॉन युग्म संरचना को मुड़ा बनाते हैं; O–H द्विध्रुव पूरी तरह नहीं कटते और शुद्ध द्विध्रुव बचता है। BF₃ सममित त्रिकोणीय समतलीय है, जबकि NH₃ त्रिकोणीय पिरामिडीय और ध्रुवीय है।

सममिति की सीमा

सममित आकार तभी द्विध्रुव रद्द कराता है जब संबंधित बंध-द्विध्रुव भी परिमाण और दिशा में सममित हों। CH₂Cl₂ लगभग चतुष्फलकीय है, पर चारों स्थानों पर समान परमाणु नहीं हैं, इसलिए सभी द्विध्रुव नहीं कटते।

ध्रुवता और पदार्थ के गुण

ध्रुवीय अणु स्थायी द्विध्रुव–द्विध्रुव आकर्षण में भाग ले सकते हैं। O–H, N–H या F–H समूहों के उचित वातावरण में हाइड्रोजन बंध विशेष रूप से महत्वपूर्ण हो सकता है। फिर भी क्वथनांक या विलेयता केवल ध्रुवीय/अध्रुवीय लेबल से तय नहीं होती; आकार और ध्रुवणीयता भी योगदान देते हैं।

सदिश सोच

हर बंध-द्विध्रुव को तीर की तरह रखें, ज्यामिति में उसकी दिशा तय करें और घटकों का योग करें। यदि सभी घटक शून्य होते हैं तो अणु का स्थायी कुल द्विध्रुव शून्य हो सकता है, भले व्यक्तिगत बंध ध्रुवीय हों।

द्विध्रुव आघूर्ण की भौतिक भाषा

कुल द्विध्रुव आघूर्ण μ आवेश-विभाजन और दूरी दोनों पर निर्भर करता है। इसलिए समान विद्युतऋणात्मकता अंतर वाले दो बंधों के द्विध्रुव आवश्यक नहीं कि समान हों। वास्तविक μ प्रयोग से मापा जा सकता है और इलेक्ट्रॉनिक-संरचना गणनाओं से भी अनुमानित किया जाता है।

शून्य स्थायी द्विध्रुव का अर्थ यह नहीं कि अणु में कोई विद्युत प्रभाव नहीं है। अध्रुवीय अणुओं में भी क्षणिक प्रेरित द्विध्रुव और लंदन प्रकीर्णन बल होते हैं। बड़े, अधिक ध्रुवणीय अणुओं में ये बल काफी मजबूत हो सकते हैं।

समावयवों से उपयोगी तुलना

cis और trans जैसे समावयवों में समान प्रकार के बंध हो सकते हैं, फिर भी उनके द्विध्रुवों का ज्यामितीय योग अलग हो सकता है। इसलिए केवल आणविक सूत्र से ध्रुवता तय नहीं की जा सकती; संरचना और स्थानिक विन्यास आवश्यक हैं।

प्रेरित ध्रुवता और स्थायी ध्रुवता

किसी अणु का स्थायी μ = 0 होने पर भी बाहरी विद्युत क्षेत्र या पड़ोसी अणु उसके इलेक्ट्रॉन बादल को विकृत कर सकते हैं। इस प्रेरित द्विध्रुव का आकार ध्रुवणीयता पर निर्भर करता है। इसलिए I₂ जैसे अध्रुवीय अणु भी ठोस या द्रव बन सकते हैं और उनके बीच आकर्षण शून्य नहीं होता।

अभ्यास

CO₂

क्या C=O बंध ध्रुवीय होने पर CO₂ अवश्य ध्रुवीय है?

हल: नहीं। रैखिक अणु में बराबर विपरीत द्विध्रुव कटते हैं।

NH₃

त्रिकोणीय पिरामिडीय NH₃ में कुल द्विध्रुव?

हल: शून्य नहीं; N–H द्विध्रुव पूरी तरह रद्द नहीं होते।

CH₂Cl₂

चतुष्फलकीय आकार होने पर भी यह अध्रुवीय क्यों नहीं?

हल: चारों बंध समान नहीं हैं; सदिश योग शून्य नहीं।