分子變形性

在外電場作用下，分子中的正負電荷重心的位置發生改變，產生“誘導偶極”，這種現象稱為分子的極化或變形極化。分子受極化後，分子外形發生改變，稱為分子變形。

基本介紹

• 中文名：分子變形性
• 外文名：Molecular deformation
• 本質：重心的位置發生改變
• 別名：分子極化

基本概述

在討論分子的極性時，只考慮孤立分子中電荷的分布情況，如果把分子置於外電場中，則電荷分布要發生變化。
非極性分子在外電場的影響下，電子云與核分別向兩極移動，結果產生相對位移，分子發生變形(稱為分子的變形性)，產生偶極，這個過程叫分子的極化變形，形成的偶極稱為誘導偶極。電場越強，分子變形性越大，誘導偶極越大。當外電場取消時，所形成的偶極也消失，分子重新變為非極性分子。對於極性分子來說，本身就存在偶極，這種偶極叫固有偶極或永久偶極。

非固態的極性分子，在沒有外電場的作用時，其分子的熱運動是不規則的，而在外電場中，分子的偶極矩就按電場的方向而取一定的方位，這個過程稱為取向；同時在電場影響下，分子也會發生變形，產生誘導偶極，這時分子的偶極為永久偶極與誘導偶極之和，分子的極性便有所增加。

分子的取向、極化和變形，不僅在電場中發生，而且在相鄰分子間也可以發生。每個極性分子的固有偶極可看成是一個電場，它可以使相鄰的極性分子或非極性分子極化變形。這種極化作用對分子間力的產生有重要影響。

影響分子變形性的因素

分子中的原子數越多，原子半徑越大(分子越大)，分子中電子數越多，變形性越大。

分子變形性與分子內各元素是否達到穩定狀態（即最外層電子數是否為8），各元素原子核間相互吸引力。

還與元素間化學鍵的熱值因素有關。

分子變形程度的大小

非極性分子原來重合的正負電荷中心，在電場影響下互相分離，產生了偶極，此過程稱為分子的變形極化，所形成的偶極稱為誘導偶極（induction dipole）。電場愈強，分子變形愈大，誘導偶極愈大。若取消外電場，誘導偶極自行消失，分子重新復原為非極性分子，所以誘導偶極與電場強度E成正比。

P_誘導=α·E

式中，引入比例常數α，顯然α可作為衡量分子在電場作用下變形性大小的量度，稱為分子誘導極化率，簡稱為極化率（polarizability）。分子中電子數愈多，電子云更加彌散，則α愈大。如外電場強度一定，則α愈大的分子，P_誘導愈大，分子的變形性也愈大。

對於極性分子來說，本身就存在著偶極，此偶極稱為固有偶極或永久偶極（permanentdipole）。極性分子通常都作不規則的熱運動，如下圖（a）所示。若在外電場的作用下，其正極轉向負電極，其負極轉向正電極，按電場的方向排列，如下圖（b）所示，此過程稱為取向，亦稱分子的定向極化。

極性分子在電場中的取向

同時電場也使分子正負電荷中心之間的距離拉大，發生變形，產生誘導偶極，所以此時分子的偶極為固有偶極和誘導偶極之和，分子的極性有所增強分子的極化率α可由實驗測得。

某些分子的極化率

分子	α/10^-30 m^3	分子	α/10^-30m^3
He	0.203	HCl	2.56
Ne	0.392	HBr	3.49
Ar	1.63	HI	5.20
Kr	2.46	H2O	1.59
Xe	4.01	H2S	3.64
H2	0.81	CO	1.93
O2	1.55	CO2	2.59
N2	1.72	NH3	2.34
Cl2	4.50	CH4	2.60

表中數據表明，隨分子中電子數的增多以及電子云彌散，α值相應加大。以周期系同族元素的有關分子為例，從He到Xe及從HCl到HI，α值增大，分子的變形性必然增大。
分子的取向、極化和變形，不僅在電場中發生，而且在相鄰分子問也可以發生。這是因為極性分子固有偶極就相當於無數個微電場，所以當極性分子與極性分子、極性分子與非極性分子相鄰時同樣也會發生極化作用。這種極化作用對分子間力的產生有重要影響。

分子極性與分子間力的關係

A．非極性分子之間存在色散力。
B．極性分子與非極性分子問存在色散力和誘導力。
C．極性分子之間存在色散力、取向力和誘導力。