该偶极矩是一种化学属性，指示如何收费电不均匀分布在分子。它以Debye单位3.33·10 -30 C·m表示，通常其值在0到11 D之间。
高极性化合物往往具有较大的偶极矩。非极性的偶极矩很小。分子中的电荷越极化，其偶极矩就越大；也就是说，必须存在一个富含电子的区域δ-，另一个较弱的电子δ+。
双色橡皮擦类似于具有显着偶极矩的分子的两个极（正负）。资料来源：Pexels。
偶极矩μ是一个向量，因此它受键角的影响，通常受分子结构的影响。
当分子是线性的时，可以将其与双色橡皮擦进行比较。它的负端δ-对应红色。而正值δ+为蓝色。随着δ-极负电荷的大小增加，以及将其与δ+分开的距离，偶极矩也会增加。
化学上，上述含义意味着两个原子之间的电负性差异越大，并且将它们分开的距离越长，它们之间的偶极矩就越大。
偶极矩如何计算？
它被认为是两个原子A和B之间的共价键：
AB
正负电荷之间的距离已经由它们的键长定义：
一个δ+ -B δ-
由于质子和电子具有相同的电荷量，但符号相反，分别为1.6·10 -19 C，因此使用以下公式评估A和B之间的偶极矩时，应考虑到这一点：
μ=δd
其中，μ是偶极矩，δ是不带负号的电子电荷，d是键的长度，单位为米。例如，假设d 的偶极矩值为2Å（1·10 -10 m），则μA-B为：
μA-B=（1.6 10 -19 C）（2 10 -10 m）
= 3.2 10 -29 C M
但是由于此值非常小，因此使用了德拜单位：
μ=（3.2·10 -29 C·m）·（1 D / 3.33·10 -30 C·m）
= 9.60天
μA-B的这个值可以假定键AB比共价键更具离子性。
例子
水
水分子的偶极矩。资料来源：加布里埃尔·玻利瓦尔（GabrielBolívar）。
为了计算分子的偶极矩，必须考虑键角和一点三角函数，将它们各自键的所有偶极矩矢量相加。这从一开始。
对于共价化合物，水具有最大的偶极矩之一。在上图中，我们得出氢原子带正电荷δ+，而氧带负电荷δ-。OH键的极性很强（1.5D），并且在H 2 O 分子中有两个。
通常，绘制一个从最小负电性原子（H）到最大负电性原子（O）的载体。尽管未绘制，但在氧原子上有两对未共享的电子，它们更加“集中”负区。
由于H 2 O 的角度几何形状，偶极矩在氧原子的方向上相加。注意，两个μO-H的总和为3D（1.5 + 1.5）。但这不是那样。水的偶极矩的实验值为1.85D。此处显示了HOH键之间接近105°角的影响。
甲醇
甲醇分子的偶极矩。资料来源：加布里埃尔·玻利瓦尔（GabrielBolívar）。
甲醇的偶极矩为1.69D。它比水少。因此，原子质量对偶极矩的影响不大。但是它们的原子半径是 就甲醇而言，我们不能说其HO键的μ等于1.5D。因为，CH 3 OH和H 2 O 的分子环境不同。
这就是为什么必须测量甲醇中HO键的长度以计算μO-H的原因。可以说，μO-H大于μC-O，因为碳和氧之间的电负性差异小于氢和氧之间的电负性。
甲醇与水和氨一起被列为极性最强的溶剂之一。
氨
氨分子的偶极矩。资料来源：加布里埃尔·玻利瓦尔（GabrielBolívar）。
HN键的极性很强，因此氮由于其较高的电负性而将电子吸引到自身（上图）。除此之外，在它上面我们有一对未共享的电子，这些电子将它们的负电荷贡献到δ-区。因此，电荷主要位于氨的氮原子上。
氨的偶极矩为1.42D，小于甲醇的偶极矩。如果氨和甲醇都可以转化为橡皮，则可以看到与氨橡皮相比，甲醇橡皮具有更明确的极性。
乙醇
在乙醇CH 3 CH 2 OH 的情况下，其偶极矩非常接近于甲醇，但它的值往往较低。随着更多的碳原子组成δ+区域，代表δ-的氧原子开始失去一些“相对负强度”。
二氧化碳
二氧化碳分子的偶极矩。资料来源：加布里埃尔·玻利瓦尔（GabrielBolívar）。
二氧化碳具有两个极性键C = O，其各自的偶极矩为μO-C。但是，如上图所示，即使碳具有正部分电荷而氧具有负部分电荷，CO 2的线性几何形状也会使两个μO-C向量相互抵消。
出于这个原因，二氧化碳是一种非极性分子，由于μCO 2具有0D的值。
甲烷
甲烷分子的偶极矩。资料来源：加布里埃尔·玻利瓦尔（GabrielBolívar）。
甲烷和二氧化碳有一个共同点：它们是高度对称的分子。通常，分子越对称，其偶极矩越小。
如果我们看一下CH 4分子，它的CH键是极性的，并且由于碳的负电性更高，电子被导向碳原子。有人可能认为碳必须是高度负的δ-区域。像带有深红色中心和蓝色末端的橡皮擦。
但是，通过将CH 4分为两半，我们将获得类似于H 2 O 分子的两个HCH半部分，一个在左侧，另一个在右侧，因此，将这两个μC-H相加而产生的偶极矩将抵消与另一半。因此，μCH 4具有0D的值。
参考文献
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