偶極矩

如果一個分子有略帶正電的一端和略帶負電的一端，它就像一根微小的電荷條形磁鐵——一側為正，另一側為負。偶極矩就是對這種分離的度量：有多少電荷被拉開、又拉開了多遠。偶極矩大的分子（如水）在電學上強烈地兩面分明；偶極矩為零的分子（如甲烷）則在各個方向上看起來電荷都一樣。

更確切地說，偶極矩是一個向量：它既有大小又有方向，由正端指向負端（化學家的約定），其大小等於部分電荷的多少乘以正負電荷中心之間的距離。它以德拜（debye，D）為單位。關鍵在於，一個分子整體的偶極是它所有單個鍵極性的向量和。既然是箭頭的求和，鍵偶極就可以彼此加強或相互抵消。水的兩個 O-H 鍵偶極部分朝同一方向（分子是彎的），於是相加成約 1.85 D 的強淨偶極。二氧化碳的兩個 C=O 偶極方向恰好相反（分子是直線形的），於是抵消為零。

偶極矩之所以重要，是因為它告訴你一個分子是否有極性，而極性分子與非極性分子的行為大不相同。極性分子通過偶極-偶極力相互吸引，這抬高了它們的沸點，也讓它們能溶於像水這樣的極性溶劑（「相似相溶」）。值得重複的誠實之處是：你不能僅憑分子的鍵來判斷它的極性——你必須把鍵偶極當作向量相加，並考慮分子的三維形狀，因為對稱可以讓一個滿是極性鍵的分子最終變成完全非極性的。