分子的極性考慮的是孤立分子中電荷的分布情況,如果把分子置于外電場(chǎng)中,則其電荷分布將發(fā)生變化。如圖4-27所示,將一非極性分子置于電容器的兩個(gè)極板之間,分子中帶正電荷的原子核被吸引向負(fù)電極,而電子云被吸引向正電極,其結(jié)果是,電子云與核發(fā)生相對(duì)位移,分子發(fā)生形變(這一過程稱作分子的變形極化),分子中原本重合的正、負(fù)電荷中心分離,分子出現(xiàn)偶極,這種偶極稱為誘導(dǎo)偶極(μ誘導(dǎo))。
誘導(dǎo)偶極的大小與電場(chǎng)強(qiáng)度E成正比:μ=α·E。電場(chǎng)越強(qiáng),分子的變形越顯著,誘導(dǎo)偶極越大。比例系數(shù)a,稱為分子的誘導(dǎo)極化率,簡(jiǎn)稱極化率,可由實(shí)驗(yàn)測(cè)定,反映了分子在外電場(chǎng)作用下變形性大小。a越大,ル誘導(dǎo)越大,分子的變形性越大。一些物質(zhì)分子的極化率見表4-12。由表4-12可以看出,分子越大,包含的電子越多,分子的極化率越大,分子的變形性越大。
表4-12 一些物質(zhì)分子的極化率
分子 | 極化率/C·m2·V-1 |
He | 0.227×10-40 |
Ne | 0.437×10-40 |
Ar | 1.81×10-40 |
Kr | 2.73×10-40 |
Xe | 4.45×10-40 |
H2 | 0.892×10-40 |
O2 | 1.74×10-40 |
Cl2 | 5.01×10-40 |
Br2 | 7.15×10-40 |
HCl | 2.85×10-40 |
HBr | 3.86×10-40 |
HI | 5.78×10-40 |
H2O | 1.61×10-40 |
H2S | 4.05×10-40 |
CO | 2.14×10-40 |
CO2 | 2.87×10-40 |
CH4 | 3.00×10-40 |
C2H6 | 4.81×10-40 |
對(duì)于極性分子來說,本身就存在著偶極,這種偶極稱為固有偶極或永久偶極。在外電場(chǎng)的作用下,極性分子正極一端將轉(zhuǎn)向負(fù)電極,負(fù)極一端轉(zhuǎn)向正電極,見圖4-28,這一過程稱作分子的定向極化。而且在外電場(chǎng)的進(jìn)一步作用下,產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極,分子的偶極為固有偶極和誘導(dǎo)偶極之和,分子的極性增強(qiáng)。
極化作用不僅僅在外電場(chǎng)的作用下可以發(fā)生,分子與分子之間也可以發(fā)生。一個(gè)極性分子相當(dāng)于一個(gè)微電場(chǎng),可以使其他分子極化變形。因此,極性分子與極性分子之間,極性分子與非極性分子之間都存在著極化作用。