MolDraw › Химические инструменты › Проверка полярности связей и диполей

Проверка полярности связей и диполей

Коротко: выберите два элемента, чтобы получить разность электроотрицательностей по Полингу, тип связи (неполярная, полярная ковалентная или ионная), атом с δ− и % ионности. Или введите молекулу, чтобы узнать, полярна ли она, по форме VSEPR и векторной сумме дипольных моментов связей. Бесплатно и работает в браузере.

Выберите два элемента, чтобы увидеть разность электроотрицательностей, тип связи, какой конец δ+, а какой δ−, и % ионности. Или введите молекулу (формулу, например XeF4, или строку SMILES), чтобы узнать, полярна ли она, с формой VSEPR, диполями связей и их векторной суммой на рисунке.

Быстрый ответ: ΔЭО для H–Cl = 3,16 − 2,20 = 0,96, поэтому связь полярная ковалентная, Cl δ− и H δ+; % ионности = (1 − e^(−0,96²/4)) × 100 = 20,6 %. Молекула воды угловая с двумя неподелёнными парами на O, поэтому диполи O–H складываются: H₂O полярна (1,85 D). CO₂ линеен, поэтому диполи компенсируются: неполярен.

Элемент AЭлемент B

Примеры:

Полярность связи: формулы и границы

ΔЭО = |χA − χB| % ионности = (1 − e^(−ΔЭО²/4)) × 100 (Полинг)

ΔЭО (по Полингу)	Тип связи	Примеры
меньше 0,4	неполярная ковалентная	Cl–Cl (0), C–H (0,35), C–S (0,03)
от 0,4 до 1,7	полярная ковалентная	H–Cl (0,96), C–O (0,89), O–H (1,24)
от 1,7 до 2,0	пограничная: ионная в большинстве школьных учебников, полярная ковалентная в некоторых	H–F (1,78), B–F (1,94)
больше 2,0	ионная	Na–Cl (2,23), K–F (3,16)

На этой странице используется распространённое соглашение: меньше 0,4 — неполярная, от 0,4 до 1,7 — полярная ковалентная, больше 1,7 — ионная; диапазон от 1,7 до 2,0 помечается как пограничный, потому что в некоторых учебниках граница проводится на 2,0. Связи между двумя неметаллами остаются ковалентными даже при большой ΔЭО (H–F). Более электроотрицательный атом несёт δ−, и стрелка диполя направлена к нему (перечёркнутый хвост отмечает конец δ+).

Полярность молекулы в три шага

Нарисуйте структуру Льюиса и определите форму по VSEPR.
Нарисуйте стрелку диполя для каждой полярной связи, направленную к атому δ−.
Сложите стрелки как векторы. Симметричные формы (линейная, плоская треугольная, тетраэдрическая, тригонально-бипирамидальная, октаэдрическая, плоский квадрат) с одинаковыми внешними атомами компенсируются: молекула неполярна. Неподелённые пары на центральном атоме или разные внешние атомы обычно оставляют суммарный диполь: молекула полярна.

Разобранные примеры

Связь H–F

ΔЭО = 3,98 − 2,20 = 1,78.

% ионности = (1 − e^(−0,79)) × 100 = 54,7 %.

Полярная ковалентная (пограничная), F δ−

Вода, H₂O

AX₂E₂, угловая (104,5°). Оба диполя O–H (ΔЭО 1,24) направлены к O и частично в одну сторону.

Полярна, 1,85 D

BF₃

AX₃, плоская треугольная. Три равных диполя B–F под углом 120° дают в сумме ноль.

Неполярна (полярные связи, неполярная молекула)

NH₃ и NF₃

Обе — тригональные пирамиды. В NH₃ неподелённая пара и диполи N–H направлены в одну сторону (1,47 D); в NF₃ — в противоположные (0,24 D).

Обе полярны

PCl₅ (экзаменационная задача)

AX₅, тригональная бипирамида: два аксиальных диполя компенсируются, и три экваториальных тоже.

Неполярна

CH₂Cl₂

Тетраэдр, но две связи C–Cl (0,61) и две C–H (0,35) направлены в противоположные стороны.

Полярна, 1,60 D

Частые ошибки

Полярные связи не всегда дают полярную молекулу. У CO₂, BF₃, CCl₄ и XeF₄ полярные связи, но нет суммарного диполя.
Определение формы только по формуле. SF₄ и XeF₄ на бумаге выглядят похоже, но неподелённые пары дают «качели» и плоский квадрат.
Плоский рисунок для трёхмерной молекулы. CH₂Cl₂, нарисованный плоским крестом, выглядит симметричным, но в 3D это тетраэдр, и молекула полярна.
Стрелка направлена не туда. В химии стрелка диполя связи направлена к атому δ− (более электроотрицательному). В физике часто используют противоположный знак.
Границы — не точные значения. 0,4 и 1,7 — ориентиры. Характер связи меняется с ΔЭО плавно.

Векторная сумма — модель в единицах ΔЭО, которая помогает решить, компенсируются ли диполи связей. Реальные дипольные моменты (в дебаях) зависят также от длин связей и неподелённых пар; там, где они известны, показаны измеренные значения.

Покажите диполи на своём рисунке. Рисуйте структуры, добавляйте метки δ+ и δ− и стрелки в MolDraw — бесплатном онлайн-редакторе химических структур — и экспортируйте PNG или SVG.

Открыть редактор MolDraw

Часто задаваемые вопросы

Как узнать, полярна ли связь?

Вычтите электроотрицательности по Полингу. Разность меньше 0,4 — неполярная ковалентная связь, от 0,4 до 1,7 — полярная ковалентная, больше 1,7 — обычно ионная. H–Cl: 3,16 − 2,20 = 0,96, поэтому связь полярная ковалентная, Cl δ−.

Как рассчитать степень ионности?

Формула Полинга: % ионности = (1 − e^(−ΔЭО²/4)) × 100. Для H–Cl ΔЭО = 0,96, поэтому % ионности = (1 − e^(−0,23)) × 100 = 20,6 %. Для H–F ΔЭО = 1,78 даёт около 55 %.

Как узнать, полярна ли молекула?

Определите форму по VSEPR, нарисуйте стрелку диполя для каждой полярной связи и сложите их как векторы. Если они компенсируются (симметричная форма с одинаковыми внешними атомами и без неподелённых пар на центральном атоме), молекула неполярна. Если нет — полярна. Молекула воды угловая, поэтому диполи O–H не компенсируются.

Почему CO2 неполярен, хотя связи C=O полярны?

CO2 линеен. Два диполя связей C=O равны и направлены в противоположные стороны, поэтому компенсируются, и суммарный дипольный момент равен 0.

Почему CCl4 неполярен, а CHCl3 полярен?

В тетраэдрическом CCl4 четыре одинаковых диполя C–Cl компенсируются. В CHCl3 один Cl заменён на H, поэтому диполи больше не компенсируются. Дипольный момент CHCl3 около 1,04 D.

Почему XeF4 неполярен, а SF4 полярен?

XeF4 — плоский квадрат: две его неподелённые пары расположены друг напротив друга, и четыре диполя Xe–F компенсируются. SF4 из-за одной неподелённой пары имеет форму «качелей», поэтому диполи S–F не компенсируются.

Полярен ли цис- или транс-1,2-дихлорэтен?

Цис-изомер полярен (около 1,9 D), потому что оба диполя C–Cl направлены в одну сторону. Транс-изомер неполярен (0 D), потому что два диполя C–Cl направлены в противоположные стороны и компенсируются.