偶极矩

如果一个分子有略带正电的一端和略带负电的一端，它就像一根微小的电荷条形磁铁——一侧为正，另一侧为负。偶极矩就是对这种分离的度量：有多少电荷被拉开、又拉开了多远。偶极矩大的分子（如水）在电学上强烈地两面分明；偶极矩为零的分子（如甲烷）则在各个方向上看起来电荷都一样。

更确切地说，偶极矩是一个矢量：它既有大小又有方向，由正端指向负端（化学家的约定），其大小等于部分电荷的多少乘以正负电荷中心之间的距离。它以德拜（debye，D）为单位。关键在于，一个分子整体的偶极是它所有单个键极性的矢量和。既然是箭头的求和，键偶极就可以彼此加强或相互抵消。水的两个 O-H 键偶极部分朝同一方向（分子是弯的），于是相加成约 1.85 D 的强净偶极。二氧化碳的两个 C=O 偶极方向恰好相反（分子是直线形的），于是抵消为零。

偶极矩之所以重要，是因为它告诉你一个分子是否有极性，而极性分子与非极性分子的行为大不相同。极性分子通过偶极-偶极力相互吸引，这抬高了它们的沸点，也让它们能溶于像水这样的极性溶剂（「相似相溶」）。值得重复的诚实之处是：你不能仅凭分子的键来判断它的极性——你必须把键偶极当作矢量相加，并考虑分子的三维形状，因为对称可以让一个满是极性键的分子最终变成完全非极性的。