偶极矩是表示分子中电荷分布情况的物理量。分子中的正负电荷中心可以重合，也可以不重合。正负电荷中心不重合的分子称为极性分子，有偶极矩。偶极矩是个矢量，规定其方向由正电重心指向负电重心， 偶极矩是正负电重心间的距离r与电荷量q的乘积。

偶极矩的单位为库仑米（C・ m),在cgs制中单位为Debye（德拜）D

1D=3.336*10-30C・ m

1． 分子的偶极矩和分子的结构

分子有无偶极矩与分子的对称性有密切关系，可根据分子的对称性为分子有无偶极矩作出简单而明确的判据：只有属于 和 这两类点群的分子具有偶极矩，而其它点群的分子偶极矩为 0。 ， 点群也包括在 之中。

上述判据的物理基础是由于偶极矩是分子的静态性质，这种静态性质的特点是它在分子所性点群的每一对称操作下，其大小和方向必须保持不变。因此，偶极矩矢量必须坐落在每一对称元素上。由此可见，具有对称中心的分子不可能有偶极矩，因为处在原点上的矢量其大小为 0。具有多个 轴的分子，偶极矩应为 0，因为一个矢量不可能同时与两个方向的轴相重合。只有 和 点群，偶极矩矢量可和 轴重合，正负电重心可分别处在轴的任意点上。具有镜面对称性的分子仍可以有偶极矩，而镜面和二重反轴是等同的，所以不能说具有反轴对称性的分子都没有偶极矩。

根据上述原理，可由分子的对称性推测分子有无偶极矩，也可由分子有无偶极矩以及偶极矩的大小了解分子结构的信息。

同核双原子分子没有偶极矩。异核双原子分子有偶极矩。其大小反映分子的极性，反映组成分子的两个原子间电负性的差异，也反映化学键的性质。下表中列出若干分子的偶极矩数据，表中 都是实验测定数据。 值小于 1，说明键的性质为极性共价键。 Pauling用 值作为键的离子性判据，但有人认为还应考虑离子在其他离子电场作用下的变形因素，即诱导偶极矩的影响。

表3－3 分子的偶极矩

分子

CO

0.39

1.1283

18.08

0.02

HF

6.37

0.9168

14.69

0.43

HCl

3.50

1.2744

20.42

0.18

HBr

2.64

1.4145

22.66

0.12

HI

1.27

1.6090

25.78

0.05

对于多原子分子的偶极矩由分子中全部原子和键的性质以及它们的相对位置所决定。若不考虑键相互影响，并认为每个键可以贡献它自己的偶极矩，遇分子的偶极矩可近似地由键的偶极矩（简称键矩）按矢量加和而得。

各种化学键的键矩，可根据实验测定的偶极矩数值以及分子的几何构型进行分配推出。例如， 的 ， 。如果认为 分子的偶极矩为两个 键键矩的矢量和，则 。这样可得 。下表列出若干化学键的键矩值（左边原子为 ）。

表3－4键矩

键

键矩

键

键矩

键

键矩

键

键矩

H-C

1.30

C-Cl

4.90

N-O

1.0

P=se

10.7

H-N

4.44

C-Br

4.74

P-Cl

2.70

As=O

14.0

H-O

5.04

C-I

4.17

As-F

6.77

Sb=S

15.0

H-P

1.2

Si-H

3.3

S-Cl

2.0

S=O

10.0

H-S

2.3

Si-C

2.0

C=N

3.0

Se=O

10.3

C-N

0.73

Si-N

5.17

C=O

7.7

Te=0

7.7

C-O

2.5

Ge-Br

7.0

C=S

6.7

C≡N

11.8

C-S

3.0

Sn-Cl

10.0

N=O

6.7

N→B

8.5

C-Se

2.0

Pb-I

11.0

P=O

9.0

N→O

14.3

C-F

4.64

N-F

0.57

P=S

10.3

O→B

12.0

2．从偶极矩判断分子构型

偶极矩数据可帮助我们判断合成出的化合物或未知化合物的构型。例如：合成一种氯甲苯，可能有三种异构物：邻位，间位，对位，已知苯环上 键矩为 ， 键矩为 ，计算可得邻位，间位，对位氯甲苯的偶极矩分别为：

。现从实验测得合成的氯甲苯偶极矩为 ，故可推断该氯甲苯为邻位氯甲苯。在烷烃及其衍生物中， C原子为正四面体构型，根据对称关系可知 和 的偶极矩相等，由此可推论：

烷烃的偶极矩接近 0，同系物的偶极矩大致相等。

由于键型的多样性，键矩及其矢量和规则仅在某些同系物中得到较好结果。分子中原子间的相互作用是很复杂的，同是 CH键， C原子采用不同的杂化轨道，键矩就不完全相同。对于不相邻原子间的相互作用，如诱导效应，共轭效应，空间阻碍，分子内旋转等都会对分子的偶极矩发生影响，所以矢量加和规则只能获得近似的数值。

3．诱导偶极矩

以上介绍的是永久偶极矩，它是分子固有的性质，与有否外加电场无关。没有电场时，由于大量分子热运动取向机遇，平均偶极矩为 0。电场中，分子产生诱导极化，它包括两部分：一是电子极化，由电子与核产生相对位移引起。二是原子极化，由原子核间产生相对位移，即键长，键角变化引起的。

诱导极化又称形变极化，对于极性分子还有定向极化，极性分子在电场中永久偶极矩转到与电场方向反平行，采取择优引起的，诱导极化产生诱导偶极矩 ， ， E为电场强度， α为诱导极化率，它由电子在外电场下变形（这是主要的）和原子核在外场下变形引起的：, 为电子极化率，为原子极化率，单位为，对于极性分子还要加上定向极化率 为永久偶极矩， k为波兹曼常数， T为温度