Cząsteczki polarne:

 CCl₄    NH₃    CH₃Cl    CO₂    SO₂  

 

---

Wyjaśnienie:

Niepolarne cząsteczki to CCl₄ (analogicznie do CH₄ - patrz niżej w tekście) oraz CO₂, ponieważ wszystkie występujące w nich cząstkowe ładunki (wynikające z obecności spolaryzowanych wiązań i wolnych par elektronowych) są rozłożone równomiernie wokół ich atomów centralnych, więc wzajemnie się znoszą. Cząsteczki te charakteryzują się wysokim poziomem symetrii przestrzennej, dlatego wartości ich momentów dipolowych przyjmują wartości równe 0 (μ = 0).

Chlorometan jest cząsteczką niesymetryczną - jeden silnie elektroujemny atom chloru (posiadający dodatkowo wolne pary elektronowe), ściąga na siebie dużą ilość cząstkowego ładunku ujemnego, który nie jest równoważony:

Za polarność cząsteczek amoniaku i tlenku siarki(IV) odpowiadają wolne pary elektronowe na ich atomach centralnych. Sprawiają one, że spolaryzowane wiązania nie są symetrycznie rozłożone w przestrzeni względem ich atomów centralnych:

W uproszczeniu moment dipolowy (μ) jest miarą stopnia polaryzacji cząsteczki, czyli nierównomiernego rozmieszczenia chmury elektronowej otaczającej jądra atomów, z których jest ona zbudowana. Oznacza to, że gdy μ ≠ 0 cząsteczkę da się podzielić na obszary, w których: w jednym występuje przewaga cząstkowego ładunku dodatniego (δ⁺), a w drugim - cząstkowego ujemnego (δ^-). 

Dla cząsteczek:

• polarnych μ ≠ 0,
• niepolarnych μ=0.

Przyczyną tego zjawiska są:

• różnice w elektroujemności (zdolności do przyciągania chmury elektronowej) atomów pierwiastków tworzących dane wiązania,
• obecność wolnych par elektronowych na atomach niektórych pierwiastków.

Moment dipolowy jest wektorem, więc ma kierunek i zwrot. Określa on wypadkową wynikającą z polaryzacji wszystkich obszarów cząsteczki. Powoduje to, że obecne w cząsteczkach wiązania spolaryzowane lub inne rodzaje nagromadzenia ładunku cząstkowego, znoszą się wzajemnie, jeżeli mają taką samą wielkość cząstkowego ładunku i są rozmieszczone symetrycznie przestrzennie względem środka cząsteczki. 

Cząsteczki homoatomowe (np. Cl₂, Br₂) z racji na brak polaryzacji wiązań oraz równomierne rozmieszczenie wolnych par elektronowych mają momenty dipolowe μ = 0. 

Cząsteczki heteroatomowe są niepolarne tylko jeżeli wszystkie występujące w nich wiązania spolaryzowane są takie same i znoszą się wzajemnie np.:

HBr - bardziej elektroujemny atom bromu powoduje polaryzacje wiązania "ściągając" chmurę elektronową bliżej siebie co powoduje nagromadzenie cząstkowego ładunku dodatniego na atomie wodoru oraz ujemnego na atomie bromu - μ ≠ 0:

CO₂ - Bardziej elektroujemne atomy tlenu powodują polaryzacje wiązań, która skutkuje nagromadzeniem cząstkowego ładunku ujemnego na atomach tlenu i dodatniego na atomie węgla. Wiązania C=O są symetrycznie rozmieszczone względem centrum tej cząsteczki więc nagromadzone na nich ładunki cząstkowe znoszą się wzajemnie - μ=0:

Należy pamiętać o tym, że cząsteczkę zawsze rozpatrujemy w trzech wymiarach - jeżeli wygląda ona na symetryczną na płaszczyźnie nie oznacza, że wszystkie jej wiązania spolaryzowane znoszą się wzajemnie.

H₂O - atom tlenu posiada dwa wiązania spolaryzowane oraz dwie wolne pary elektronowe. Na atomie tlenu gromadzi się cząstkowy ładunek ujemny, a na atomach wodoru cząstkowy ładunek dodatni. Z racji tego, że cząsteczka nie ma budowy liniowej cząstkowe ładunki wynikające z istnienia wiązań H-O nie znoszą się wzajemnie. Nic również nie równoważy cząstkowych ładunków ujemnych wynikających z obecności dwóch wolnych par elektronowych na atomie tlenu - μ ≠ 0:

CH₄ - cząstkowy ładunek ujemny zlokalizowany jest na bardziej elektroujemnym atomie węgla, natomiast na atomach wodoru gromadzą się cząstkowe ładunki dodatnie. Wiązania C-H rozłożone są w przestrzeni równomiernie wokół atomu centralnego przez co nagromadzone na nich ładunki cząstkowe znoszą się wzajemnie - μ=0: