分子間作用力與液體

偶極矩

/ DY-pole MOH-ment /

把一個小小的分子想像成一場圍繞共享電子的微觀拔河。如果某個原子拉得更用力,電子就會朝它偏移,使那一端略帶負電、另一端略帶正電——就像一節有正極和負極的電池。偶極矩,就是衡量這種與生俱來的偏置有多強、又偏向哪一邊的那個量。

偶極矩是一個矢量,等於被分開的電荷大小乘以正負電荷中心之間的距離。它從正端指向負端,以德拜為單位計量。當一個分子的鍵是極性的、且其形狀不允許這些鍵的拉扯相互抵消時,它就有永久偶極矩:水(彎曲形)的偶極矩很大,而二氧化碳(直線、對稱)儘管每根鍵都是極性的,偶極矩卻為零。

它為何要緊:偶極矩讓你一眼就能看出一個分子是否極性,而極性又支配著沸點、溶解度、分子如何排列,以及它們感受偶極-偶極力和離子-偶極力的強弱。需要老實說明的是:總偶極矩為零,並不意味著鍵是非極性的——它可能只是因為對稱的形狀讓各根鍵的偶極相互抵消了。

二氧化碳和水都有極性鍵,但 CO₂ 是直線形,兩根鍵的偶極相互抵消為零,而彎曲的水卻留下約 1.85 德拜的強淨偶極矩。

決定分子淨偶極矩的不只是鍵,還有形狀。

鍵的極性和分子的偶極矩並不是一回事。每根鍵都可以有自己的偶極,但分子的淨偶極矩是所有這些偶極的矢量和——一個對稱的分子可以擁有極性很強的鍵,整體偶極矩卻為零。

又稱
electric dipole moment偶极矩