چرا آب یک مولکول قطبی است؟

این مقاله به توضیح جزییات تعدادی از خواص آب که باعث می‏شود این مولکول به عنوان یک مولکول قطبی طبقه ‏بندی شود، خواهیم پرداخت.
ضروری‏ترین مولکول بعد از اکسیژن که به حفظ زندگی کمک می‏کند، آب می‏باشد. سطح زمین شامل بیش از 75 درصد آب است. شما مولکول آب را به فرم‏های مختلف مانند یخ، برف، بخار، شبنم، باران و غیره می‏بینید. آب در رودخانه‏ها، دریاچه‏ها، دریاها و اقیانوس‏ها وجود دارد. آب موجود در ابرها می‏تواند به فرم بخار آب باشد. از 75 درصد آب موجود بر روی سیاره‏ی زمین، تنها 7/2 درصد از آن آب شیرین و قابل استفاده می‏باشد. آب برای همه‏ی موجودات زنده بسیار مهم بوده چون بدن همه‏ی گیاهان و حیوانات حاوی آب می‏باشد.

ساختار مولکول آب

یک مولکول هیدروژن دی اکسید از یک اتم اکسیژن و دو اتم هیدروژن ساخته شده است. اتم هیدروژن با اتم اکسیژن توسط به اشتراک گذاشتن جفت الکترون‏ها پیوند کوالانسی تشکیل می‏دهد. اکسیژن دو جفت الکترون اشتراک گذاری نشده داشته که مجموع 4 جفت الکترون در اطراف آن وجود دارد. از این‏ها، 2 جفت الکترون در پیوند کوالانسی با اتم هیدروژن درگیر هستند و دو جفت الکترون تنها در طرف مقابل اتم وجود دارد. این امر دلالت بر بار منفی اکسیژن دارد و باعث می‏شود که الکترنگاتیو گردد. دو جفت الکترون تنها بر روی اتم‏های اکسیژن تشکیل پیوند O-H با زاویه ی 5/104 درجه می‏دهد. از این رو، مولکول آب می‏تواند ساختار زاویه‏ای داشته باشد.

چرا مولکول آب قطبی است؟

در یک پیوند کوالانسی، الکترون‏ها به طور مساوی بین دو اتم پیوندی به اشتراک گذاشته می‏شوند. اما این امر در مورد مولکول آب صدق نمی‏کند. جفت الکترون به طور محکمی توسط اکسیژن نسبت به هیدروژن در این مولکول جذب شده است. این کشش الکترون‏ها دلالت بر یک توزیع نامتقارن از بارها داشته که یک بار منفی جزئی (δ-) و یک بار مثبت جزئی(δ+) در مولکول را تشکیل می‏دهد. این بار جزئی به عنوان قطبیت شناخته شده و این خصوصیت به انحلال آسان مولکول‏های دیگر در آب کمک می‏کند.

اهمیت قطبیت آب

این ویژگی کمک می‏کند تا مولکول‏های آب توسط نیروی چسپندگی به هم متصل شوند. این ویژگی همچنین به آن‏ها در اتصال با مولکول‏های مواد دیگر از طریق یک نیرویی به نام پیوستگی نیز کمک می‏کند. شما ممکن است در آزمایشات مربوط به شیمی خود مشاهده کنید که آب از لوله بالا می‏آید (عمل مویینگی). این امر به دلیل خاصیت چسپندگی آن یعنی جاذبه‏ی بین مولکول های مخالف می‏باشد. بنابراین، قطبیت، چسپندگی و پیوستگی برای زندگی بسیار مهم می‏باشند. برای مثال، انتقال آب در یک جهت روبه بالا در گیاهان از طریق لوله‏های کوچکی به نام آوندهای چوبی با مشارکت این خاصیت صورت می‏گیرد.
در زندگی بشر، ماهیت قطبی آب به ویژه در طول فرایند هضم، در جایی که مولکول‏های آب در ترکیبات دیگر حل می‏شوند، بسیار مهم می‏باشد.