每個分子都有帶正電荷的原子核和帶負(fù)電荷的電子,由于正、負(fù)電荷的電量相等,所以整個分子是電中性的。我們設(shè)想,分子中的電荷分布像質(zhì)量一樣存在一個“中心”,電荷的分布都集中在這一點上,把這一點稱作正電荷中心和負(fù)電荷中心,見圖4-25。
分子的極性大小可以用分子的偶極矩來衡量。表4-11列出某些物質(zhì)的偶極矩。偶極矩的數(shù)值越大,表示分子的極性越大,偶極矩為零的分子為非極性分子。
表4-11 一些物質(zhì)的偶極矩(在氣相中)
物質(zhì) | 偶極矩μ/C·m | 分子空間構(gòu)型 |
H2 | 0 | 直線型 |
CO | 0.33×10-30 | 直線型 |
HF | 6.40×10-30 | 直線型 |
HCl | 3.62×10-30 | 直線型 |
HBr | 2.60×10-30 | 直線型 |
HI | 1.27×10-30 | 直線型 |
CO2 | 0 | 直線型 |
CS2 | 0 | 直線型 |
HCN | 9.64×10-30 | 直線型 |
H2S | 3.07×10-30 | V字形 |
H2O | 6.24×10-30 | V字形 |
SO2 | 5.34×10-30 | V字形 |
NH3 | 4.34×10-30 | 三角錐形 |
BCl3 | 0 | 平面三角形 |
CH4 | 0 | 正四面體 |
CCl4 | 0 | 正四面體 |
CHCl3 | 3.37×10-30 | 四面體 |
BF3 | 0 | 平面三角形 |
由表4-11可以看出,由同種元素組成的雙原子分子,如H2、Cl2、N2、O2等分子的偶極矩為零,為非極性分子。像鹵化氫(HF)這樣由不同元素組成的雙原子分子的極性強(qiáng)弱與分子中共價鍵的極性一致。對于多原子分子,分子的極性除取決于鍵的極性外,還與分子的空間構(gòu)型是否對稱有關(guān)。例如CO2、CS2分子中的共價鍵都有極性,但分子的空間結(jié)構(gòu)對稱,偶極矩為零,為非極性分子。H2O、NH3分子中H-O、H-N鍵鍵為極性鍵,分子的空間構(gòu)型不對稱,所以偶極矩不為零,為極性分子。
根據(jù)極性強(qiáng)弱,可將分子分為三種類型,見圖4-26。
例4-9 判斷NH3和BF3分子極性強(qiáng)弱。
解:NH3分子三角錐形,有一孤電子對,是強(qiáng)極性分子,而BF3中B原子sp2雜化,分子呈平面三角形,鍵矩矢量和為零,無極性,故極性NH3>BF3。