極性分子（化學(xué)學(xué)科術(shù)語(yǔ)之一）
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極性分子
化學(xué)學(xué)科術(shù)語(yǔ)之一
極性分子是在以極性共價(jià)鍵結(jié)合的分子中，正、負(fù)電荷中心不重合而形成偶極的分子。分子中正負(fù)電荷中心不重合，從整個(gè)分子來(lái)看，電荷的分布是不均勻的，不對(duì)稱(chēng)的，這樣的分子為極性分子，以極性鍵結(jié)合的雙原子分子一定為極性分子，極性鍵結(jié)合的多原子分子視結(jié)構(gòu)情況而定如CH4就是非極性分子。
基本信息
| 中文名 | 極性分子 |
| 外文名 | polar molecule |
| 應(yīng)用學(xué)科 | |
| 定義 | 偶極矩μ≠0的分子 |
分子概述
如：氨氣分子，
分子等。
區(qū)分極性分子和 非極性分子的方法：分子內(nèi)部的電荷分布是否均勻
1、中心原子化合價(jià)法組成為
型 化合物，若中心原子A的化合價(jià)等于族的序數(shù)，則該化合物為非極性分子。如：
.
2、受力分析法若已知鍵角（或空間結(jié)構(gòu)），可進(jìn)行受力分析，合力為0者為非極性分子。如：
3、非極性分子同種原子組成的雙原子分子都是非極性分子。不是非極性分子的就是極性分子。高中階段知識(shí)如下：極性分子：
非極性分子：
，汽油
簡(jiǎn)單判斷方法 對(duì)于
型
若A化合價(jià)等于主族數(shù) 則為非極性. 有機(jī)極性判斷弱極矩μ
有機(jī)化合物大多難溶于水，易溶于汽油、苯、酒精等有機(jī)溶劑。原因何在？中學(xué)課本、大學(xué)課本均對(duì)此進(jìn)行了解釋。盡管措詞不同，但中心內(nèi)容不外乎是：有機(jī)化合物一般是非極性或弱極性的，它們難溶于極性較強(qiáng)的水，易溶于非極性的汽油或弱極性的酒精等有機(jī)溶劑。汽油的極性在課本中均未做詳細(xì)說(shuō)明，故而在教學(xué)中常常做如下解釋?zhuān)核械?/span>烷烴，由于其中的σ鍵的極性極小，以及結(jié)構(gòu)是對(duì)稱(chēng)的，所以其分子的偶極矩為零，它是一非極性分子。烷烴易溶于非極性溶劑，如碳?xì)浠衔?、四氯化碳等。以烷烴為主要成分的汽油也就不具有極性了。確切而言，上述說(shuō)法是不夠嚴(yán)格的。我們知道，分子的極性（永久烷極）是由其中正、負(fù)電荷的“重心”是否重合所引起的。根據(jù)其分子在空間是否絕對(duì)對(duì)稱(chēng)來(lái)判定極性，化學(xué)鍵極性的向量和——弱極矩μ則是其極性大小的客觀標(biāo)度。分析1常見(jiàn)烷烴中，
、
分子無(wú)極性，
是折線(xiàn)型分子，鍵的極性不能相互完全抵消，其
。至于其它不含支鏈的烷烴，分子中碳原子數(shù)為奇數(shù)時(shí)，一定不完全對(duì)稱(chēng)而具有極性；分子中碳原子數(shù)為偶數(shù)時(shí)，僅當(dāng)碳原子為處于同一平面的鋸齒狀排布的反交叉式時(shí)，分子中鍵的極性才能相互完全抵消，偶極矩為零，但由于分子中C—C鍵可以旋轉(zhuǎn)，烷烴分子（除）具有許多構(gòu)象，而上述極規(guī)則的鋸齒狀反交叉式僅是其無(wú)數(shù)構(gòu)象“平衡混合物”中的一種，所以，從整體來(lái)說(shuō)，除、 外，不帶支鏈的烷烴均有極性。帶有支鏈的烷烴，也僅有 、 等分子中H原子被—CH3完全取代后的產(chǎn)物 2，2—二甲基丙烷、2，2，3，3—四甲基丁烷等少數(shù)分子不顯極性，余者絕大多數(shù)都有一定的極性。由于烷烴中碳原子均以
雜化方式成鍵，鍵的極性很小，加上其分子中化學(xué)鍵的鍵角均接近于
，有較好的對(duì)稱(chēng)性（但非絕對(duì)對(duì)稱(chēng)）故分子的極性很弱，其偶極矩一般小于0.1D。分析2烷烴中，乙烯分子無(wú)極性，丙烯分子，1—丁烯分子均不以雙鍵對(duì)稱(chēng)，μ分別為0.336D、0.34D。2—丁烷，順—2—丁烯的
，反—2—丁烯的偶極矩為零，即僅以
對(duì)稱(chēng)的反式烯烴分子偶極矩為零（當(dāng)分子中C原子數(shù)≥6時(shí)，由于C-Cσ鍵旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生不同的構(gòu)象，有可能引起μ的變化），含奇數(shù)碳原子的烯烴不可能以絕對(duì)對(duì)稱(chēng)，故分子均有極性。二烯烴中，丙二烯（通常不能穩(wěn)定存在）、1、3一丁二烯分子無(wú)極性，1、2一丁二烯分子μ為0.408D，2—甲基一1，3—丁二烯（異戊二烯）分子也為極性分子。炔烴中，乙炔、2—丁炔中C原子均在一條直線(xiàn)上，分子以C—C對(duì)稱(chēng)，無(wú)極性，但丙炔、1—丁炔分子不對(duì)稱(chēng)，其極性較大，μ分別為0.78D和0.80D。芳香烴中，苯無(wú)極性，甲苯、乙苯有極性，μ分別為0.36D、0.59D；二甲苯中除對(duì)二甲苯外的另兩種 同分異構(gòu)體分子不對(duì)稱(chēng)，為極性分子，顯而易見(jiàn)，三甲苯中之間三甲苯分子的μ為零，聯(lián)苯、萘的分子也無(wú)極性。結(jié)論綜上所述，烴的分子有無(wú)極性仍是取決于各自的對(duì)稱(chēng)程度是否將鍵的極性完全抵消。當(dāng)某分子并不因其中C—Cσ鍵的旋轉(zhuǎn)而引起碳干排布不同的構(gòu)象時(shí)，構(gòu)型則絕對(duì)對(duì)稱(chēng)，分子無(wú)極性。將其分子中H原子全部用
所替代，分子的偶極矩仍為零。作為以烷烴為主要成分的汽油、石蠟，其中可能含有非極性的分子構(gòu)象，但從整體來(lái)說(shuō)，同絕大多數(shù)烴的分子一樣，它們也是具有極性的，只是由于其中C—H鍵的極性極弱，其偶極矩極小。烴類(lèi)的偶極矩一般小于1D，在不飽和烴中尚有以
、Sp雜化方式成鍵的碳原子，鍵的極性及分子的極性均較相應(yīng)的飽和鍵烴強(qiáng)，炔烴的極性較烯烴強(qiáng)。至于烴的衍生物，常見(jiàn)的除四鹵化碳，六鹵乙烷、四鹵乙烷、對(duì)二鹵苯、對(duì)二硝基苯、間三鹵苯等非極性的烴分子中氫原子或被其它原子或原子團(tuán)全部或部分以完全對(duì)稱(chēng)的方式所取代的產(chǎn)物等少數(shù)物質(zhì)外，多數(shù)都具有極性，分子的偶極矩較相應(yīng)的烴大，一般大于1D。應(yīng)用由此可見(jiàn)，有機(jī)物的分子除少數(shù)為非極性分子外，大多數(shù)是具有極性的。其偶極矩不少還比水大，如一氯甲烷為1.87D、一氯乙浣為2.05D、溴苯為1.70D、乙醛為2.69D、丙酮為2.88D、硝基酸為4.22D、乙醇為16.9D，有機(jī)物的極性并不都很弱。當(dāng)然，與無(wú)機(jī)物相比較，有機(jī)物是弱極性，作為常見(jiàn)的有機(jī)物之一的汽油，盡管其主要成分的偶極矩不大，在教學(xué)中往往將汽油及烷烴等視為非極性的。但烷有烴等有無(wú)極性是個(gè)是非問(wèn)題，在教學(xué)中尤其在師范院?；瘜W(xué)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)中，不宜進(jìn)行如此處理而不加任何說(shuō)明。否則，容易引起學(xué)生錯(cuò)覺(jué)，往往不加考慮地認(rèn)為烷及烴的分子都絕對(duì)對(duì)稱(chēng)的、均無(wú)極性，而將問(wèn)題簡(jiǎn)單化、絕對(duì)化、對(duì)本身的業(yè)務(wù)進(jìn)修及今后的教學(xué)工作都會(huì)帶來(lái)一些不必要的麻煩。所以，不管因?yàn)槭裁丛蛟诮虒W(xué)中至少都必須明確說(shuō)明有機(jī)物的弱極性與非極性的前提是與無(wú)機(jī)物整體相比較，汽油等物質(zhì)因主要成分的極性很弱，通常視為非極性。建議
、硝基苯等極性較強(qiáng)，為何它們不溶于水？有些教科書(shū)上將相似相溶規(guī)律中的相似僅提及溶質(zhì)、溶劑的極性是很不夠的。盡管溶質(zhì)溶劑極性的相似是其能否相互溶解的一個(gè)重要因素，但并不是唯一的。物質(zhì)的溶解性還取決于它們分子結(jié)構(gòu)、分子間作用力的類(lèi)型與大小的相似。例如，水和乙醇可以無(wú)限制的相互混溶、煤油與乙醇只是有限度地相互溶解，而水和煤油幾乎完全不相溶。對(duì)于這些事實(shí)，如果只從分子極性的角度來(lái)考慮是難以令人滿(mǎn)意的，但我們可以從分子結(jié)構(gòu)上得到解釋。水和乙醇的分子都是由一個(gè)
與一個(gè)小的原子或原子團(tuán)結(jié)合而成，其結(jié)構(gòu)很相似，分子間都能形成氫鍵，因此能無(wú)限制地相互相混。無(wú)疑，隨著醇分子中烴基的增大，它與水分子結(jié)構(gòu)上的相似程度將降低，醇在水中的溶解度也將隨之減小。煤油主要是分子中含有8—16個(gè)碳原子的烷烴的混和物，因乙醇分子中含有一個(gè)烷烴的烴基，結(jié)構(gòu)上有相似之處，它們能互溶，但乙醇分子中含有一個(gè)跟烴基毫不相干的。因此，它們的相互溶解是有一個(gè)的限度的。水的分子結(jié)構(gòu)與煤油毫無(wú)相似之處，煤油不溶于水、極性較強(qiáng)的 、溴苯、硝基苯不溶于水也就不奇怪了。至于低分子量的羧、酸、醇、醛、酮等易溶于水，則可以從其分子的極性及其分子與水分子能形成氫鍵得到解釋。由此可見(jiàn)，對(duì)于相似相溶這條經(jīng)驗(yàn)規(guī)則的應(yīng)用，我們應(yīng)從溶質(zhì)、溶劑的分子結(jié)構(gòu)、分子間作用力的類(lèi)型和大小及其偶極矩等多個(gè)方面來(lái)考慮，忽視哪一點(diǎn)，都可能帶來(lái)一些不必要的疑惑，這無(wú)論在中學(xué)還是大學(xué)的教學(xué)中都應(yīng)引起足夠的重視。鍵與分子鍵的極性與分子的極性是兩個(gè)不同的概念，極性鍵與極性分子間既有聯(lián)系又有區(qū)別。極性分子一定含有極性鍵，即極性鍵是形成極性分子的必要條件，也可能含有非極性鍵。含有極性鍵的分子不一定是極性分子，即極性分子內(nèi)不僅含極性鍵，而且分子結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)。若分子中的鍵全部是非極性的，這樣的分子一般是非極性分子。常見(jiàn)類(lèi)型有以下幾種：1．含有極性鍵的非極性分子，如
等。2．含有非極性鍵的非極性分子，如
等。3．既含極性鍵又含非極性鍵的極性分子，如
等。4．既含極性鍵又含非極性鍵的非極性分子，如
等。一般從結(jié)構(gòu)和溶解性上可以做出判斷：有暴露的羥基，暴露的羧基，暴露的氨基的物質(zhì)極性可能很大；然后溶解性實(shí)驗(yàn)，溶劑的極性一般與物質(zhì)極性一致?？袋c(diǎn)的擴(kuò)散，如果點(diǎn)很凝聚，那么該物質(zhì)極性可能比溶劑高，隨溶劑擴(kuò)散那么極性可能低一些。
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