2.6　分子的极性

如果把整个分子的正电荷和负电荷分别抽象成一个点，称为正、负电荷的中心。如果正、负电荷的中心重合，分子偶极矩为零，这样的分子为非极性分子（nonpolar molecule）。如果正、负电荷的中心不重合，则在分子内形成“两极”，一端为正电荷中心，另一端为负电荷中心，偶极矩不为零，这样的分子为极性分子（polar molecule）。分子的偶极矩是各键偶极矩的向量和。

2.6.1　双原子分子的极性

双原子分子的极性取决于化学键的极性。2个同核原子形成的共价键（如H−H、O−O、N−N）是非极性键，完全由非极性键构成的分子一定是非极性分子，其偶极矩为0。

2个非同核原子形成的共价键（如C−O、N−H、H−Cl）是极性键，它们构成的分子是极性分子。两原子电负性差越大，分子极性越强，其偶极矩越大，其伸缩振动谱带越强。

2.6.2　多个不同原子组成的分子的极性

由多个不同原子组成的分子（如CO2、H2O、CH4、SO2）的极性取决于下列两个因素：（1）组成元素的电负性或键的极性；（2）分子的空间构型，如直线形、三角形、V形、四面体形等。

由极性共价键组成的分子，可能由于空间高度对称而成为非极性分子。如二氧化硫和三氧化硫，硫原子均采用sp2杂化与氧原子形成σ键，没有参与杂化的p轨道与氧原子的p轨道侧面交盖成π键，如图2.4所示。

图2.4　三氧化硫和二氧化硫的结构

三氧化硫和二氧化硫的S=O是极性键，SO2为V形结构，正、负电荷中心不重合，是极性分子；SO3为平面三角形结构，键的极性互相抵消，正、负电荷中心重合，为非极性分子。因此，三氧化硫发生对称伸缩振动时，没有偶极矩变化，是非红外活性的；二氧化硫发生对称伸缩振动时，有偶极矩变化，是红外活性的。

分子极性的强弱可以用偶极矩表示。偶极矩越大，分子极性越强，其伸缩振动谱带越强。一些分子的偶极矩见表2.8。

表2.8　一些分子的偶极矩　　单位：D