Часть И. ОБЩАЯ ХИМИЯ

Раздел 3. ХИМИЧЕСКИЙ СВЯЗЬ

§ 3.4. Полярные и неполярные молекулы

Односторонняя поляризация обусловливает неравномерное распределение электронной плотности в молекуле. Например, в молекуле НСl электронная плотность у ядра хлора выше, чем у ядра водорода. Электрические центры положительных и отрицательных зарядов в молекуле не совпадают в одной точке, а находятся на некотором расстоянии l (рис. 3.12). Молекула при общей нейтральности представляет собой электрический диполь с зарядом -q у атома хлора и +q в атома водорода. Такие связи и молекулы называются полярными. Заряды атомов в молекуле q называются эффективными зарядами (в молекуле НСl qСl =-0,18, qн =0,18 абсолютного заряда

электрона, степень ионности связи 18 %).

Мера полярности связи и молекулы - электрический момент диполя μ(“мю”) определяется произведением

μ= ql,

где q - эффективный заряд; l - длина диполя.

По международной системой, единица электрического момента диполя выражается значением 3,33 • 10^-30 Кл • м (кулон-метр).

Электрический момент диполя - векторная величина. Направление его условно принимают от положительного заряда к отрицательному - в сторону смещения связующего электронного облака.

Электрические моменты диполей экспериментально определены для различных связей и большого количества вещества (они имеют значение от 0 до 36,6 ∙10^-30 Кл • м).

Следует отличать полярность молекулы от полярности связи. Для двухатомным молекул типа АВ эти понятия совпадают, как это было показано на примере молекулы НСl.

В таких молекулах чем большая разница электроотрицательностей элементов, тем больший электрический момент диполя.

Рис. 3.12. Полярная молекула со постоянным электрическим моментом диполя

Рис. 3.13. Геометрическое сложение электрических моментов диполей связей в молекулах СО₂ (а) и воды (б)

В многоатомных молекулах связь между атомами может быть полярным, а сами молекулы в зависимости от пространственного строения могут быть как полярными, так и неполярными. Электрический момент диполя в таких молекулах определяется числом полярных связей и их напрямленістю. Он равна векторной сумме моментов диполя отдельных связей. Например, электрический момент диполя связи 10^-30 С=O равна 9 ∙ 10^-30 Кл ∙ м, а молекулы СО₂ - нулю. Это объясняется тем, что в линейной молекуле СО₂ векторы связей радиально направленные от центра, а поэтому результирующий момент μ равна нулю (рис. 3.13, а). В угловой молекуле Н₂О связи размещены под углом 104,5° и векторная сумма двух связей выражается диагональю параллелограмма (выполняют сложение векторов по правилу параллелограмма сил, рис. 3.13, б). Для воды μ = 6,1 • 10^-30Кл∙м. Если геометрическая результирующая векторов различных электрических моментов диполей не равна нулю, то молекула полярная.

В свою очередь, по значению и направлением μ некоторой степени можно судить о геометрическое строение молекулы. Например, для молекулы SO₂ μ= 5,4 ∙ 10^-30 Кл • м. Очевидно, она, как и молекула воды, должна иметь угловую строение.

Молекулы, содержащие неполярная ковалентная связь, называются неполярными, или гомеополярними. В таких молекул связующее электронное облако распределяется симметрично между ядрами обоих атомов и ядра в одинаковой степени действуют на нее. Примером могут быть молекулы простых веществ, состоящих из атомов одного элемента: Н₂, F₂, Сl₂, В₂ и т.д. Электрический момент диполя таких молекул равен нулю. Как уже отмечалось, являются неполярными много симметрично построенных молекул сложных веществ, хотя связи между атомами в них полярные. Веществ с ковалентным неполярным связью немного.

Способность молекул (и отдельных связей) поляризоваться под действием внешнего электрического поля называется поляризованістю. Это может происходить и под действием поля, создаваемого полярной молекулой, приблизилась. Поэтому поляризованість имеет важное значение в химических реакциях.

Всегда важно учитывать полярность молекулы и ее электрический момент диполя. Останнімзумовлена реакционная способность веществ. Как правило, чем больший электрический момент диполя молекулы, тем выше реакционная способность вещества. С электрическим моментом диполя связана также и растворимость веществ.

Полярные молекулы способствуют электролитической диссоциации растворенных в них электролитов.