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键的极性与分子的极性互动演示

电负性差决定化学键是非极性共价键、极性共价键还是离子键。任选两种元素,观察共用电子对的偏移和 δ⁺ / δ⁻。再更换直线形、角形、平面三角形、三角锥形和正四面体形分子中的原子——从 CO₂、H₂O、NH₃、BF₃ 到 CH₄、CCl₄——看各键的偶极怎样叠加或抵消。

核心概念

电负性

原子在化合物中吸引键合电子的能力。同周期从左到右增大,同主族从上到下减小;氟最大(鲍林标度 3.98)。

极性键

两原子电负性不同时,共用电子对偏向电负性大的原子,一端带部分负电荷(δ⁻),另一端带部分正电荷(δ⁺)。电负性差值大于 1.7 时,通常形成离子键。

极性分子

各键的偶极不能相互抵消的分子是极性分子。CO₂、BF₃、CH₄、CCl₄ 结构对称、端位原子相同,虽然含极性键,却是非极性分子。

空间结构决定分子极性

H₂O 是角形、NH₃ 是三角锥形,键的偶极叠加后不为零;把 CH₄ 中的一个 H 换成 Cl,对称性被破坏,CH₃Cl 成为极性分子。

这个极性演示讲什么

两个不同原子之间的共价键,电子对很少是平均共用的。电负性大的原子把共用电子对拉向自己,带部分负电荷(δ⁻),另一个原子带部分正电荷(δ⁺)。电负性差越大,键的极性越强;差值很大时,电子实际上发生转移,形成离子键。这部分对应高中化学选择性必修 2 中“键的极性和分子的极性”。

整个分子是否有极性,取决于它的空间结构。每个极性键都有偶极,分子的偶极是它们的矢量和。CO₂、BF₃、CH₄、CCl₄ 中相同的键对称分布,偶极相互抵消;角形的 H₂O 和三角锥形的 NH₃ 中则不能抵消。

在“化学键”页比较任意两种元素的电负性差。在“分子”页更换中心原子周围的原子——从 CH₄ 经 CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃ 到 CCl₄——观察合偶极的出现、变化和再次消失。

常见问题

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