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== 分子的极性 ==
我们在《化学选修3》课本中已经对极性分子和非极性分子已有一定的了解，并且知道

* 双原子的单质分子都是非极性分子，例如<chem>H2</chem>，<chem>O2</chem>等；

* 双原子的化合物分子都是极性分子，如<chem>CO</chem>，<chem>HCl</chem>等。

类似于上述的规律。现在我们要对分子的极性进行进一步的学习。

=== 偶极矩 ===
对于任何一个分子，我们总能找到它的正电荷中心和负电荷中心（也有教材写作正电荷重心和负电荷重心）。如果正电荷中心和负电荷中心重合，那么这个分子就是非极性分子；如果不重合，那么就是极性分子。
{{Aside|正电荷中心和负电荷中心所带的电量一定是相同的，因为一个分子整体上显电中性。
}}
在极性分子中，正电荷中心和负电荷中心之间的距离称为偶极长，用符号<math>d</math>表示。正电荷中心或负电荷中心所带的电量我们常用<math>q</math>表示。那么我们可以定义一个度量极性大小的物理量——偶极矩<math>\mu=q \cdot d</math>。偶极矩的单位常用德拜
{{Wikipedia|德拜}}
（<math>\mbox{D}</math>）表示，<math>1\ \mbox{D}=3.33564 \times 10^{-30}\  \mbox{C}\cdot \mbox{m}</math>。当然，偶极矩在非极性分子中也是适用的，只是<math>d=0</math>进而<math>\mu =0</math>而已。

偶极矩是一个矢量，具有大小和方向。与物理相反，化学中的偶极矩的方向是从正电荷到负电荷。

实验测得一些分子的偶极矩如下表：
{| class="wikitable"
!分子
!偶极矩（<math>\mbox{D}</math>）
!分子
!偶极矩（<math>\mbox{D}</math>）
!分子
!偶极矩（<math>\mbox{D}</math>）
|-
|<chem>H2</chem>
|0
|<chem>LiH</chem>
|5.884(1)
|<chem>H2O</chem>
|1.8546(40)
|-
|<chem>N2</chem>
|0
|<chem>CH4</chem>
|0
|<chem>H2S</chem>
|0.97833
|-
|<chem>P4</chem>
|0
|<chem>NH3</chem>
|
|<chem>CO</chem>
|0.10980
|-
|<chem>O2</chem>
|0
|<chem>HF</chem>
|1.826178
|<chem>CO2</chem>
|0
|-
|<chem>O3</chem>
|0.53373
|<chem>HCl</chem>
|1.1086(3)
|<chem>CS2</chem>
|0
|-
|<chem>S8</chem>
|0
|<chem>HBr</chem>
|0.827(3)
|<chem>SO2</chem>
|1.63305
|-
|<chem>F2</chem>
|0
|<chem>HI</chem>
|0.448(1)
|<chem>HCN</chem>
|2.985188
|}

=== 偶极的改变 ===
在上文中所提到的偶极矩是分子自始至终存在的，我们把它称为'''固有偶极'''或'''永久偶极'''。

在外电场的作用下，（极性或非极性）分子也可能产生一个偶极矩，成为一个具有一定偶极的极性分子。我们将这样的偶极称为'''诱导偶极'''。其偶极矩称为'''诱导偶极矩'''，用符号<math>\Delta\mu</math>表示。

即使没有外加电场，由于分子中的原子核以及核外电子在不停的运动，也会产生一个瞬间的正电荷中心与负电荷中心不重合的情况，称为'''瞬间偶极'''，其偶极矩被称为'''瞬间偶极矩'''。分子越大，越容易变形，瞬间偶极矩越大。

== 范德华力 ==

=== 取向力 ===
[[File:VdW-force-attractive.jpg|缩略图|取向力]]
取向力是极性分子因固有偶极而产生的静电引力。右图是水分子之间的取向力示意图。通过物理知识（两个点电荷之间的静电引力<math>F=k \frac{Qq}{r^2}</math>）我们可以猜测：取向力的大小与分子的偶极矩和距离有关。事实上，取向力与下面这三个因素相关：取向力与分子的偶极矩的平方成正比，与热力学温度成反比，与分子间距的七次方成反比。

=== 诱导力 ===
在极性分子的固有偶极诱导下，临近它的分子（无论是极性分子还是非极性分子）会产生诱导偶极，分子间的诱导偶极与固有偶极之间的电性引力称为诱导力。诱导力与极性分子的偶极矩的平方成正比，与被诱导分子的变形性（常用物理量“极化率”来表示，符号为<math>\alpha</math>）成正比，与分子间距的七次方成反比。但与取向力不同的是，诱导力与温度无关。

=== 色散力 ===
色散力是由于瞬间偶极而产生的相互作用力。色散力没有方向，因为分子的瞬时偶极矩的矢量方向时刻在变动之中，瞬时偶极矩的大小也始终在变动之中。量子力学的计算表明，分子的变形性越大，色散力越大。同样的，色散力与分子间距的七次方成反比，此外还与相互作用的分子的电离势有关。

=== 范德华力 ===
范德华力是取向力、诱导力、色散力的总称。一般来说，色散力占范德华力中的极大部分，但水分子和氨分子是特例，它们的分子间作用力以取向力为主，详见下方的表格。范德华力不像共价键，没有方向性和饱和性，也不受微粒之间的方向与个数的限制。它是分子（或原子）之间永恒存在的一种作用力，比化学键的作用力小一至二个数量级。
{| class="wikitable"
!分子
!取向力/
<math>\mbox{kJ}\cdot {\mbox{mol}}^{-1}</math>
!诱导力/
<math>\mbox{kJ}\cdot {\mbox{mol}}^{-1}</math>
!色散力/
<math>\mbox{kJ}\cdot {\mbox{mol}}^{-1}</math>
!范德华力/
<math>\mbox{kJ}\cdot {\mbox{mol}}^{-1}</math>
|-
|<chem>Ar</chem>
|0
|0
|8.50
|8.50
|-
|<chem>CO</chem>
|0.003
|0.008
|8.75
|8.75
|-
|<chem>HI</chem>
|0.025
|0.113
|25.87
|26.00
|-
|<chem>HBr</chem>
|0.69
|0.502
|21.94
|23.11
|-
|<chem>HCl</chem>
|3.31
|1.00
|16.83
|21.14
|-
|<chem>NH3</chem>
|13.31
|1.55
|14.95
|29.60
|-
|<chem>H2O</chem>
|36.39
|1.93
|9.00
|47.31
|}

== 氢键 ==