最经典的问题就是一氯甲烷,二氯甲烷,氯仿,四氯化碳的偶极矩比较。
分子四极矩也是测试出来的东西,在光谱学中比较重要,有机反应中涉及不多,但还是要贴出来,这部分资料不常见。
学过拉曼光谱和核磁光盘的话应该知道,在对分子电荷分布的完整叙述中,偶极只是级数展开中的一项,应该包括:单极、偶极、四极、八极、十六极……
单极只是一个点电荷,对于离子而言该项占主导。一般中性分子,只讨论偶极,后面的可以忽略,但有时四极也很重要。
四极是两个偶极的特定排列,使得没有净偶极存在。如果有净偶极存在,就称为偶极,而不是四极。有趣的是,多极的展开遵循一种熟悉的模式:单极看起来像s 轨道(球形) ,偶极看起来像p 轨道( 一个正端和一个负端) ,四极看起来像d 轨道,八极看起来像f轨道,等等。但是静电矩和轨道之间的类比仅仅是为了解释相位性质。轨道并没有极性特征。
一个简单但不一定准确的说法是
(1)偶极矩:1维空间中-q和 q两个点电荷,两者的中点位于原点。
(2)四极矩:2维空间中两个-q和两个 q,共4个点电荷交替地占据正方形的4个角,正方形的中心在原点。
(3)八极矩:3维空间中4个-q和4个 q,共8个点电荷分别交替地占据立方体的8个角,立方体的中心在原点。
写成”笨“也是服了
有机化学中最常见和最重要的四极矩是苯分子中存在的四极矩。实验测定苯分子拥有一个很显著的四极矩,其电荷分布如图1. 5 所示,也可以看前面的静电势能面图。就像分子偶极矩那样,我们能够将分子的四极矩解释为键的偶极之和。在这个例子中,将六个C(δ-)—H(δ ) 偶极相加得到分子的四极矩。苯分子中存在显著的永久性四极矩是sp² 杂化的C 比H 电负性更强的确凿证据。必须用六个C(δ-)—H(δ )偶极来解释该现象。注意,环己烷的四极矩几乎可以忽略不计,表明sp³ 杂化的C 和H 的电负性相似。