化學原理啟迪344
1. 我們已經知道，將氟化氫HF放置於電場中，氟化氫HF分子會轉向特定的方向，讓氫分子那一端朝向負電極，而氟原子那一端朝向正電極。這個現象來自於氟化氫的電荷分佈，氫的一端帶正電，氟的一端帶負電。
Vienna Horns Back to the Future
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2. 一個分子如果像氟化氫HF這樣，有一個正電荷中心和一個負電荷中心，稱為具有偶極dipolar，帶正電的原子與帶負電的原子之間存在著偶極矩dipole mement。
3. 一個分子，有一個電荷強度是Q的正電中心原子，和一個電荷強度是Q的負電中心原子，正、負電荷中心原子之間的距離是R，這個分子的偶極矩用方程式來描述是：
Dipole moment ＝μ＝QR
偶極矩的SI標準單位是庫倫 公尺（C m），但是大部分的是debye為單位[1 debye(D)＝3.336×10－30 Cm]
4. 一個分子的偶極用箭號表示，箭頭的頭端是負電荷中心，箭頭的尾端是正電荷中心：
5. 分子的偶極矩提供它的鍵結方式與電荷分佈等資訊。舉例來說，HF的偶極矩是1.83D。
6. 如果HF完全離子化成H+F－，理論上的偶極矩μ將是：
電荷的電量＝1.60×10－19 C
HF化學鍵的距離＝9.17×10－11 m
μ＝（1.60×10－19 C）（9.17×10－11 m）
＝1.47×10－29 Cm＝4.40D
7. 計算的偶極矩與實際測量到的偶極矩相比較之後發現，HF並不完全是一個離子，因為實際測量到的偶極矩小於計算到的4.40D。
8. 那麼，HF的H與F的電荷強度是多少呢？我們可以透過設定氫原子的電荷δ＋，氟的電荷δ－計算出HF 的離子性質。利用測量到的偶極矩：HF的偶極矩是1.83D，我們得到：
1.83D＝（δ）（9.17×10－11m）×1D/(3.336×10－30 C m)
解開δ得到6.66×10－20C。
9. 因為每單位電子的電量是1.60×10－19C庫倫，所以HF每顆原子分到的電荷量是：
6.66×10－20C/1.60×10－19C＝0.416
10. 從以上的計算，我們可以說HF的化學鍵有42%的像離子鍵。雖然這個分析有點簡化問題，它假設電荷分佈是一個點，而不是一個區域，不過這樣的計算確實提供有用的鍵結資訊。
11. 由雙原子組成的分子只要有極性鍵（二顆原子的陰電性不同）就會有偶極矩。雖然這個原則是對，但是觀察到雙原子的偶極矩有時候會比預期的小。
12. 舉例來說，一氧化碳CO的偶極矩是0.11D，比按照CO鍵的極性所預測的數值小。這個誤差大多來自於原子上的未鍵結電子對，「原子上的未鍵結電子對」對於化學鍵的偶極矩的作用，剛好與化學鍵的極性相反。
13. 徐弘毅注：偶極矩，將極性化學鍵兩端的正電原子中心與負電原子中心，看成電線的正極、負極端點，兩原子之間的距離如同電線的長度，因此將正電或負電中心的電荷強度Q乘上兩原子的距離R，就等於是將電量乘上電流移動距離所做的功。因此偶極矩就是計算電子在極性化學鍵所做的功。
14. 如果極性化學鍵兩端的原子，負電原子中心帶有許多未鍵結電子，這些電子會排斥正電原子中心靠過來的電子，使得電子流動的距離縮短，或者流過來的電量減少。
15. 舉例來說，一氧化碳CO的極性共價鍵中，氧原子O那一端是負電中心，會吸引碳C的價電子過來，可是因為氧本身帶有許多未鍵結的電子對，它們與碳C的價電子互相排斥，造成碳價電子無法太靠近氧，移動距離變短，如果價電子以電子雲的觀念來看，那就是從碳流到氧的電子雲比例變少。
偶極矩應為 dipole moment
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