Moleküler polarite
Bir molekülün yük dağılımı sıfırdan farklı bir elektrik dipol momentine sahipse molekül polardır. Bunun için yalnız polar bağların bulunması yetmez; bağ dipolleri vektördür ve üç boyutlu geometri bu vektörlerin birbirini yok edip etmediğini belirler. Bu yüzden CO₂’deki C=O bağları polar olmasına rağmen doğrusal simetri toplam dipolü sıfırlar, eğik H₂O ise net dipole sahiptir.
Görsel model
Etkileşimli model
Bağ polaritesi eşit olmayan çekimle başlar
Elektronegatiflik farkı ortak elektron yoğunluğunu daha elektronegatif uca doğru kaydırır. Bu uç δ−, diğer uç δ+ ile gösterilir. Bunlar kısmi yüklerdir; tam iyon yükü veya oksidasyon basamağı değildir. Bağ dipol momenti ayrılan yük miktarına ve mesafeye birlikte bağlıdır; bu nedenle yalnız Δχ değeri ölçülen μ’yu tek başına belirleyemez.
Geometri vektör toplamını belirler
Doğrusal CO₂’de iki C=O dipolü eş büyüklükte ve zıt yönlüdür; toplamları sıfırdır. H₂O’da yaklaşık 104,5°’lik H–O–H açısı nedeniyle iki O–H dipolü tamamen zıt değildir ve net dipol oluşur. BF₃, CH₄ ve SF₆ gibi yüksek simetrili türlerde de eşdeğer dış atomların bağ dipolleri tam olarak iptal olabilir.
Yalnız elektron çiftleri simetriyi değiştirebilir
Yalnız çiftler elektron bölgesi geometrisini değiştirip dipollerin iptali için gereken simetriyi bozabilir. NH₃ üçgen piramidal olduğu için polardır; BF₃ üçgen düzlemseldir ve dipoller iptal olur. Ancak yalnız çift bulunması tek başına polarite garantisi değildir: XeF₄’te iki yalnız çift karşılıklı, dört Xe–F bağı kare düzlemsel ve simetriktir.
Dipol momenti ile moleküller arası davranış
İki noktasal yük ±q için μ=qr’dir; gerçek moleküllerde yük dağılımı süreklidir ve dipol momenti çoğu zaman debye cinsinden ölçülür. Polarite dipol–dipol etkileşimlerini, elektrik alanındaki yönelmeyi, dielektrik davranışı ve çoğu durumda çözünürlüğü etkiler. Bununla birlikte London dağılım kuvvetleri, molekül büyüklüğü ve hidrojen bağı gibi etkiler de önemlidir.
Sıfır net dipol tekdüze yük demek değildir
CO₂’nin toplam μ değeri sıfır olsa da oksijen uçları elektronca daha zengin, karbon bölgesi daha elektronca fakirdir. Elektrostatik potansiyel haritaları bu yerel farklılıkları gösterir. Esnek moleküllerde tek bağlar etrafındaki dönme de bağ dipollerinin yönünü değiştirebilir; bu nedenle ölçülen dipol momenti farklı konformasyonların ortalamasını yansıtabilir.
Alıştırmalar
BF₃
Her B–F bağı polar olduğu halde BF₃ neden apolardır?
Çözüm: Üç eş dipol vektörü üçgen düzlemde 120° aralıklarla yer alır ve vektörel toplamları sıfırdır.
NH₃ ve BF₃
Hangisi polardır ve hangi geometrik fark önemlidir?
Çözüm: NH₃ üçgen piramidal olduğu için polardır; BF₃’ün üçgen düzlemsel simetrisi bağ dipollerini iptal eder.
XeF₄
İki yalnız çift XeF₄’ü polar yapar mı?
Çözüm: Hayır. Yalnız çiftler karşılıklı, dört Xe–F bağı kare düzlemsel ve simetriktir; toplam dipol sıfırdır.