Dipolmoment
Den asymmetriska laddningsfördelningen i en polär substans, t.ex. HCl, ger upphov till ett dipolmoment där \( Qr \) i meter (m). förkortas med den grekiska bokstaven mu (µ). Dipolmomentet definieras som produkten av den partiella laddningen Q på de bundna atomerna och avståndet r mellan de partiella laddningarna.
När en molekyl med dipolmoment placeras i ett elektriskt fält tenderar den att orientera sig med det elektriska fältet på grund av sin asymmetriska laddningsfördelning (Figur \(\PageIndex{4}\)).
Figur \(\PageIndex{5}\): Molekyler som har ett dipolmoment ställer sig delvis i linje med ett applicerat elektriskt fält. I avsaknad av ett fält (a) är HCl-molekylerna slumpmässigt orienterade. När ett elektriskt fält anbringas (b) tenderar molekylerna att anpassa sig till fältet, så att den positiva änden av den molekylära dipolen pekar mot den negativa terminalen och vice versa.
Det uppmätta dipolmomentet hos HCl indikerar att H-Cl-bindningen har ungefär 18 % jonisk karaktär (0,1811 × 100), eller 82 % kovalent karaktär. Istället för att skriva HCl som
\
kan vi därför ange laddningsseparationen kvantitativt som
\
Våra beräknade resultat stämmer överens med elektronegativitetsskillnaden mellan väte och klor χH = 2,20; χCl = 3,16, χCl – χH = 0,96), ett värde väl inom intervallet för polära kovalenta bindningar. Vi anger dipolmomentet genom att skriva en pil ovanför molekylen. Matematiskt sett är dipolmoment vektorer, och de har både en storlek och en riktning. En molekyls dipolmoment är vektorsumman av de enskilda bindningarnas dipoler. I HCl, till exempel, anges dipolmomentet på följande sätt:
Pilen visar elektronflödets riktning genom att peka mot den mer elektronegativa atomen.
Laddningen på atomerna i många ämnen i gasfasen kan beräknas med hjälp av uppmätta dipolmoment och bindningsavstånd. Figur \(\PageIndex{6}\) visar en plott av den procentuella jonkaraktären mot skillnaden i elektronegativitet hos de bundna atomerna för flera ämnen. Enligt diagrammet är bindningarna i ämnen som NaCl(g) och CsF(g) betydligt mindre än 100 % joniska till sin karaktär. När gasen kondenseras till ett fast ämne ökar dock dipol-dipolinteraktionerna mellan polariserade arter laddningsseparationerna. I kristallen överförs därför en elektron från metallen till icke-metallen, och dessa ämnen beter sig som klassiska joniska föreningar. Uppgifterna i figur \(\PageIndex{6}\) visar att diatomära arter med en elektronegativitetsskillnad på mindre än 1,5 har mindre än 50 % jonisk karaktär, vilket stämmer överens med vår tidigare beskrivning av att dessa arter innehåller polära kovalenta bindningar. Användningen av dipolmoment för att bestämma den joniska karaktären hos en polär bindning illustreras i exempel \(\PageIndex{2}\).
Figur \(\PageIndex{6}\): I gasfasen är inte ens CsF, som har den största möjliga skillnaden i elektronegativitet mellan atomerna, 100 % jonisk. Fast CsF betraktas dock bäst som 100 % joniskt på grund av de ytterligare elektrostatiska interaktionerna i gittret.