键的极性和分子的极性

在 H2（或 I2）分子中，两个成键的 H 原子（或 I 原子）对共用电子对的吸引能力是相等的，整个分子的正电荷中心和负电荷中心是重合的，这种分子为非极性分子，H－H（或 I－I）键为非极性共价键。但 HI 分子则是极性分子，H－I 键是极性共价键。因为 I 的电负性（2.5）大于 H（2.1），所以H－I 键的共用电子对偏向于 I 的一端。或者说 HI 分子中，I 端显负性，而 H 端为正性。凡**由电负性不同的两个原子形成的共价键为极性共价键，**它们的共用电子对偏向电负性大的一方，使电负性大的原子带部分负电荷，电

6 + 6 −

负性小的原子带部分正电荷，可以分别用δ ^{+ 和δ -}表示，如H — I 。两个成键原子的电负性差值（△χ）越大，键的极性就越大。当 0＜△χ＜1.7 时，为极性共价键；当△χ＞1.7 时，电子对将完全偏于电负性大的原子一

边，这就和离子键一样了。例如 Cl 的电负性为 3.0，Na 为 0.9，Mg 为 1.2， Na 和 Cl，Mg 和 Cl 之间△χ值都大于 1.7，因而都形成离子键。由此可见离子键和共价键虽然是两种不同的化学键，但它们之间有联系，从离子键到共价键有递变关系。例如 BeCl2 中的 Be（χ=1.5）和 Cl 之间△χ为 1.5，Be 和 Cl 原子形成极性很强的共价键，BeCl2 在室温虽是固体，但熔点（405℃）比离子化合物如 MgCl2（714℃），CaCl2（782℃）低得多，BeCl2 的性质可以说是介于离子化合物和共价化合物之间的过渡状态。

键的极性是一种“矢量”，不但有大小，还有方向，它的方向用从正极到负极的方向表示。分子的极性与键的极性有关，在双原子分子中，键有极性，分子就有极性，如 HI，HCl 等。但以极性键结合的多原子分子，是否有极性，还要看分子的空间构型，因为它决定键的方向。若分子结构的对称性使键的极性互相抵消，则分子没有极性。如 CO2 分中的 C=O 键是极性键，但由于 CO2 分子呈直线型对称结构，两个 C=O 键的极性大小相等，方向相反，互相抵消，整个分子就成了没有极性的非极性分子：

← →

C = C = O

图 3－6 列举了 CH4，NH3 和 H2O 分子的构型和键角。如 CH4 分子中，C－H 虽是极性键，其中 C 用 4 个 sp3 杂化轨道，以正四面体方向与 H 成键，所以CH4 也是非极性分子。见图 3－6（a）。而 H2O 则不然，它是极性分子，因为O 原子用 2 个 sp3 杂化轨道分别和 2 个 H 原子形成σ键，另外两个 sp3 杂化轨道上各有一对未成键的电子，它们的互斥作用使 H2O 分子中两个 H－O 键间的夹角为 104.5°，使整个 H2O 分子呈 V 字型，O 为负端，H 为正端，见图 3－6

。NH3 分子的情况和 H2O 相似，N－H 键是极性键，键角为 107°，有一对未成键电子，因此 NH3 分子有极性。N 为负端，H 为正端，见图 3－6（b）。

汽油的主要成分之一是辛烷（C8H18），它由于结构的对称而是非极性分子，乙醇（C2H5OH）分子一端是极性很小的烷基（C2H5－），另一端是极性较大的羟基（－OH），它是极性分子。汽油和水不相溶就是因为它们分子极性差别所致，而乙醇和水的互溶性正是因为它们有极性相似的－OH 基团。

价键理论、杂化轨道等共价键概念确实解释了许多化学现象而获得公认，但也还有不少现象无法解释，因此随后又有价层电子互斥理论、分子轨道理论、晶体场理论等多种学说的发展和应用，因涉及较深的数学和物理知识，本书不再介绍。总之，人类对事物内在本质的认识就是这样逐步深入的，永无止境。