Polariteetin

Polariteetti on fysiikan ja kemian ilmiö, jossa järjestelmässä esiintyy sähköistä epätasapainoa. Yksittäisessä molekyylissä se ilmenee dipolimomenttina, jossa osa varautuu positiivisesti ja osa negatiivisesti. Polariteetti voi olla pysyvästi olemassa (permanent) tai indusoitua ulkoisen sähkökentän vaikutuksesta. Perustan muodostavat elektronegatiivisuuserot ja molekyylin geometria; nämä tekijät määrittelevät dipolimomentin suunnan ja voimakkuuden.

Dipolimomentin arvo mitataan Debye-yksiköissä. Dipolimomentti lasketaan kunkin sidoksen dipolipisteiden vektorien summana, ja se kuvaa nettodipolin voimakkuutta molekyylissä. Polariteetti vaikuttaa vuorovaikutuksiin, kuten vesiliukoisuuteen, sidosenergian jakaantumiseen ja molekyylien kiinnittymiseen toisiinsa sekä reunaksiin. Polaariset aineet ovat usein vesiliukoisia, kun taas epäpolaariset aineet liukenevat paremmin rasvaihin.

Esimerkkejä: vesi (H2O) on voimakkaasti polaarinen ja muodostaa vahvaa vetovoimaa muiden polaaristen molekyylien kanssa. Ammoniakki (NH3) on myös polaarinen. Hiilidioksidi (CO2) on lineaarinen molekyyli, jonka sidokset ovat polaarisia, mutta kokonaispolariteetti kumoutuu molekyylin symmetrian vuoksi. Metaani (CH4) on epäpolaarinen.

Polariteetti vaikuttaa moniin kemiallisiin ja biologisiin prosesseihin: liuottuvuus, organisointi solukalvoissa, proteiinien ja lipidien rakenteet sekä materiaalien dielektriset ominaisuudet. Historiallisesti käsite kehittyi 20. Jahrhundertin kemian ja fysiikan tutkimuksissa, ja keskeisiä ovat Debye sekä Linus Pauling. Nykyisin polariteettia arvioidaan sekä kokeellisesti että teoreettisesti.