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化學 – 原子 – 離子 – 鍵

分子構型與分子極性

分子的極性不僅取決於鍵的極性,還取決於空間排列。 即使一個分子具有極性的鍵,如果其排列是成對的,它也可能是非極性的。

相關實驗:分子構型與極性 →
分子構型與極性
分子構型與極性實驗場景 →

意義與機制

該原子電子對排斥模型預測一種排列方式,即中心原子周圍的電子密度傾向於相互遠離。它需要考慮結合區域和非結合的電子對。

水分子由於其非共享電子對,呈現彎曲的形狀,並且表現出一種持續存在的鍵極性,這種極性不會被抵消。二氧化碳線上性形式中是等軸對稱的,從而導致兩個鍵效應相互抵消。

關係與條件

分子偶極矩是各鍵偶極矩的向量和。判斷整體極性時,不能只將大小相加,還必須同時考慮方向和鍵角。

這個模型是一個對代表性分子形狀的近似描述。 實際的鍵角和電子密度會根據原子型別和鍵的性質而變化。

觀察實驗中需要注意的事物

H₂O·NH₃ 具有極性,而 CO₂·CH₄ 不具有極性。 即使存在極性鍵,如果其對稱,總和可能為 0。

這是一個 H₂O 104.5°,CO₂ 180°,NH₃ 107°,以及 CH₄ 約 109.47° 的固定理想結構。每個同一分子內的鍵極的大小設定為 1 個相對單位。這並非分子間的尺寸比較,也非戴玻量實際測量。它不計算新的穩定結構、電子密度或振動。箭頭指向負電荷。鍵角是一個三維角度,而不是螢幕投影角度。

關鍵關係與符號

分子偶極 = 鍵偶極的向量和

符號及公式中使用的單位
符號含義單位
μ電偶極矩C·m 或 D
θ鍵之間的角度°

透過範例確認

為什麼 H₂O 極性,而 CO₂ 非極性?

分子的極性是由三維鍵極性的向量和決定的。 即使改變觀察角度,該分子的極性仍然保持不變。

常見誤解

  • 僅僅因為一個分子表現出極性鍵,並不一定意味著整個分子也是極性的。

透過實驗探索這個概念

參考文獻

OpenStax · 化學 2e (英文)