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分子の極性を理解し、どの分子が極性でどの分子が極性でないかを予測できることは、基本的な化学の学生が開発することが期待される基本的なスキルの 1 つです。極性を予測することで、融点や沸点などの物理的特性や、ある化学物質の別の化学物質への溶解度を理解することができます。
分子の極性は、構造全体に電荷が分布する方法と関係があります。正味の双極子モーメントを持つ場合、分子は極性であり、これは、分子の一部がより高い密度の負電荷を持ち、分子の別の部分がより高い密度の正電荷を持ち、双極子を生じさせることを意味します。これがまさに分子を極性にするものです。
簡単に言えば、極性結合 (双極子モーメントを持つ) があり、それらの結合の双極子モーメントが互いに打ち消し合わない場合、分子は極性になります。一方、極性結合がない場合、または極性結合を持っていても双極子モーメントが相殺される場合、分子は非極性または非極性になります。
極性および無極性結合
分子が極性を持つためには、0.4 ～ 1.7 の電気陰性度の差を持つ要素間で形成される一種の共有結合である極性結合が必要です。
次の表は、電気陰性度に基づいて 2 つの原子間に形成できるさまざまなタイプの結合を示しています。
| リンクタイプ | 電気陰性度の差 | 例 |
| イオン結合 | >1.7 | 塩化ナトリウム; ライフ |
| 極性結合 | 0.4 から 1.7 の間 | おお; HF; NH |
| 無極性共有結合 | <0.4 | CH; IC |
| 純粋または無極性の共有結合 | H H; ああ; FF |
極性結合の例
COリンク
CNリンク
C=O結合
極性と分子構造
極性結合を持っているという事実だけでは、分子が極性であるとは限らないことに注意してください。これが起こるためには、分子全体が正味の双極子モーメントを持っている必要があるからです。このため、分子を分析して極性があるかどうかを判断する場合、分子の幾何学を考慮する必要があります。これは、分子を構成するすべての原子が空間内でどのように配置されているかにすぎません。
適用例: 水分子
水分子はおそらく最もよく知られている極性分子ですが、なぜ極性なのですか? まず、水分子には極性結合である 2 つの OH 共有結合があります (つまり、双極子モーメントがあります)。
しかし、二酸化炭素などの他の分子も極性結合を 2 つ持っていますが、極性はありません。これは、水分子の極性の背後にある 2 番目の原因につながります。それは角度のある幾何学です。
水分子の 2 つの結合が線状分子のように整列しているのではなく、ある角度で整列しているという事実により、それらの双極子モーメントは互いに打ち消し合うことができません。
次の図は、水分子のジオメトリと、正味の双極子モーメントがあるかどうかを判断するために双極子モーメントのベクトル和がどのように実行されるかを示しています。
双極子モーメントの合計の結果は、存在する最も電気陰性の元素である酸素の方を指す分子の中心を通過する正味の双極子モーメントを与えます。
極性分子の例
極性分子によって形成される多種多様な化合物があります。それらのいくつかの短いリストを次に示します。
| 分子 | 方式 | 極性結合 |
| 酢酸エチル | CH 3 COOCH 2 CH 3 | CO; C=O |
| アセトン | (CH3 ) 2C = O | C=O |
| アセトニトリル | CH3CN _ _ | 中国 |
| 酢酸 | CH3COOH _ _ | CO; C=OおよびOH |
| 水 | H2O _ _ | ああ |
| アンモニア | NH3 _ | NH |
| ジメチルホルムアミド | (CH 3 ) 2 NCHO | C=O; 中国 |
| ジメチルスルホキシド | ( CH3 ) 2SO _ | Y=O |
| 二酸化硫黄 | SO2 _ | Y=O |
| エタノール | CH3CH2 –オハイオ州_ _ | CO; ああ |
| フェノール | C6H5 –オハイオ州_ _ | CO; ああ |
| イソプロパノール | (CH3) 2CH –OH | CO; ああ |
| メタノール | CH3 –ああ | CO; ああ |
| メチルアミン | CH3NH2 _ _ _ | CN; NH |
| n-プロパノール | CH3CH2CH2 –オハイオ州_ _ _ _ | CO; ああ |
| 硫化水素 | H2S _ _ | SH |
非極性または非極性分子の例
極性分子がたくさんあるように、非極性分子もたくさんあります。まず、最も純粋な (極性が最も低い) 共有結合を持つ分子は、等核二原子元素です。
| 分子 | 方式 |
| 分子臭素 | br 2 |
| 分子塩素 | cl 2 |
| 分子フッ素 | F2 _ |
| 分子水素 | h2_ _ |
| 分子窒素 | # 2 |
| 分子酸素 | または2 |
| 分子ヨウ素 | 私2 |
これらの種に加えて、まだ非極性または非極性である他のより複雑な分子の例を次に示します。
| 分子 | 方式 |
| アセチレン | C2H2 _ _ _ |
| ベンゼン | C6H6 _ _ _ |
| シクロヘキサン | 中6時12 |
| ジメチルエーテル | ( CH3 ) 2O _ |
| 二酸化炭素 | CO2 _ |
| エタン | C2H6 _ _ _ |
| エチルエーテル | (CH 3 CH 2 ) 2 O |
| エチレン | C2H4 _ _ _ |
| ヘキサン | 中6時14 |
| メタン | チャンネル4 |
| 四塩化炭素 | CCI 4 |
| トルエン | C 6 H 5 CH 3 |
| キシレン | C 6 H 4 (CH 3 ) 2 |
最後に、他の無極性種は希ガス (ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン) に対応しますが、これらは単原子元素であり、分子ではありません。それらは結合を持たないため、極性になることはできないため、完全に無極性です。
参考文献
Carey, F. & Giuliano, R. (2014). 有機化学（第9版）。マドリッド、スペイン: マグロウヒル インターアメリカーナ デ エスパーニャ SL
Chang、R.、およびGoldsby、KA（2012）。化学、第 11 版(第 11 版)。ニューヨーク州ニューヨーク市：McGraw-Hill Education。
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スミス、MB、およびマーチ、J. (2001)。3 月の Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure、第 5 版(第 5 版)。ニュージャージー州ホーボーケン: Wiley-Interscience。
