分子極性大小比較方法?
如何來衡量分子是否有極性?
偶極矩是衡量分子極性大小的物理量。物理學中,把大小相等符號相反彼此相距為d的兩個電荷(+q和-q)組成的體系稱為偶極子,其電量與距離之積,就是偶極矩(μ)。μ=q?d。極性分子就是偶極子。因為,對分子中的正負電荷來說,可以設想它們分別集中於一點,叫做正電荷中心和負電荷中心,或者叫分子的極(正極或負極)。極性分子的偶極矩等於正負電荷中心間的距離乘以正電中心(或負電中心)上的電量。偶極矩是一個矢量,既有數量,又有方向,其方向是從正極到負極。因為電子的電量
為1.6×10-19C。已知偶極矩的數值,可以求出偶極長度,即正負電荷中心之間的距離d,兩個中心間的距離和分子的直徑有相同的數量級,即10-10m。所以,偶極矩的大小數量級為10-30C?m。如H2、CH4、CCl4,等分子的偶極矩為0,即它們都是非極性分子;NH3的偶極矩為4.9×10-30C?m不等於零,是極性分子,且偶極矩越大,分子極性越大。
鍵的極性與電負性的關係在共價化合物中,由於不同元素的原子吸引電子的能力不同,共用電子對就必然或多或少地偏向於對它吸引力較大的那個原子,所以形成的鍵就具有不同程度的極性。兩種元素的電負性相差越大,它們之間鍵的極性就越強,其中,電負性較大的原子為負極,電負性較小的原子為正極。例如,鹵素中氟的電負性為4.0,氯為3.0,溴為2.8,碘為2.5,而氫的電負性為2.1。
顯然,鹵化氫分子中鍵的極性強弱的順序為HF﹥HCl﹥HBr﹥HI,其中前兩種為強極性鍵,H—I為弱極性鍵,而H—Br則介於兩者之間。鹵素原子是負極,氫原子是正極。 那麼電負性差值達到什麼程度,極性鍵就轉變為離子鍵呢?實際上,在離子鍵和共價鍵之間沒有一條絕對分明和固定不變的界限。一般地,當兩個原子電負性差值約為1.7時,單鍵的離子性和共價性各約為50%,所以當兩個原子電負性差值大於1.7時,可認為它們形成的是離子鍵,該物質是離子型化合物;而當兩個原子電負性差值小於1.7時,則形成的是共價鍵,該物質是共價化合物
我們知道分子是由正負離子彼此吸引形成,如果在分子中正負電荷的中心不能夠重合,分子就顯示出一定的極性,這種分子稱為極性分子,如甲烷、氨氣、氯化氫、氟化氫、氧化鎂等都是極性分子。如果分子中正負電荷的中心重合,分子顯示非極性,此種分子稱為非極性分子,雙原子分子就是非極性分子,如氧氣、氮氣、氫氣、苯都是非極性分子。
分子極性對分子的一些物理性質有很大的影響,例如溶解度。化學中有一個很重要的概念就是「相似相溶原理」,這個原理指的是極性溶質易溶於極性溶劑,非極性溶質易溶於非極性溶劑,如極性分子甲烷易溶於非極性的水,而非極性分子氯氣易溶於非極性的苯。分子極性還影響分子的熔沸點。在分子量相同的情況下,極性分子比非極性分子沸點高,說明形狀越規整,沸點越低,如2-甲基-1-戊烯的沸點比它的同分異構體環己烷要高。
那麼怎麼比較分子的極性呢?
一,可以通過偶極矩定量判斷,偶極矩越大,分子極性越大。偶極矩指正負電荷中心間的距離和電荷中心所帶的電量的乘積,分子越規則,正負電荷中心的距離越小,偶極矩越小,分子越呈現出非極性,這也正好驗證了分子越規則,極性越小。
二,通過分子結構構象定性判斷,如果知道了某一分子的分子構象,越是規則的分子,分子極性越弱。
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