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分子的极性、手性、范德华力、氢键、DNA

通常，分子都具有一定的空间结构，这是由构成分子的共价键性质所决定。分子的空间结构又决定了分子的极性、对称性等很多性质，而且也会影响物质的化学性质。物质中存在着分子之间的相互作用，它们的性质、强弱与物质的各种物理性质密切相关。

## 分子的极性
**实验 分子的极性**
1. 取一支50 mL 滴定管，向管中注入20 mL 蒸馏水，用滴定管夹固定。滴定管下方放置一小烧杯，如图2.17所示。打开滴定管活塞，让水流成细线状慢慢流下，将经毛皮摩擦过的橡胶棒靠近水流并缓缓向外移动。观察水流方向的变化

2. 用正己烷（或环己烷）替换蒸馏水后进行相同的操作，观察液体流动方向。

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 我们知道，分子是电中性的，但分子都有一个正电荷重心和一个负电荷重心。如果分子的正、负电荷重心重合，分子内就不显正、负极，这种分子称为**非极性分子**；如果分子的正、负电荷重心不重合，分子内就存在正、负极，这种分子称为**极性分子**。通过实验，我们已经看到，用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近水流时，它能使水滴流动的方向发生偏转。又因为毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，这就说明它和水流之间存在电性相互作用。由此可知，水分子内存在正、负极，是极性分子；正己烷分子内没有正、负极，是非极性分子。

双原子分子的极性与成键原子间的共价键极性是一致的。以极性键结合的异核双原子分子是极性分子，如氯化氢分子、一氧化碳分子、一氧化氮分子等。以非极性键结合的同核双原子分子是非极性分子，如氯分子、氮分子、氢分子等。

多原子分子的极性不仅与共价键的极性有关，还与分子的空间结构有关。如果形成分子的共价键都是非极性键，那么分子的正、负电荷重心是重合的，所以该分子是非极性分子。如果形成分子的共价键是极性键，那么分子是否有极性还与分子的空间结构有关。共价键的极性是有方向的，如果分子中所有共价键的极性能相互抵消，从而使分子的正、负电荷重心重合，那么该分子是非极性分子。例如，二氧化碳分子呈直线形，两个 $\mathrm{C}=\mathrm{O}$ 键的极性正好相互抵消，所以它是非极性分子。如果分子中所有共价键的极性不能相互抵消，分子就会出现正、负极，那么该分子是极性分子。例如，水分子呈角形，两个 $\mathrm{H}-\mathrm{O}$ 键的极性不能相互抵消，所以它是极性分子。

通常，分子的极性是通过分子中各共价键极性的向量和是否为零来判断的。

例如，通过分子空间结构的预测得知：四氯化碳分子呈正四面体形，四个 $\mathrm{C}-\mathrm{Cl}$ 键的极性的向量和为零 ［图2．18（a）］，所以四氯化碳分子是非极性分子；氨分子呈三角锥形，三个 $\mathrm{N}-\mathrm{H}$ 键的极性的向量和显然不为零［图 2.18 （b）］，所以氨分子是极性分子。

![图片](/uploads/2025-10/c80343.jpg)
 
 分子的极性对物质的熔、沸点和溶解性等物理性质有显著的影响。一般而言，由极性分子构成的物质易溶于极性溶剂中，由非极性分子构成的物质易溶于非极性溶剂中，这就是＂相似相溶＂经验规则。例如，氯化氢、氨等极性物质极易溶于极性溶剂水，而碘、溴等非极性物质易溶于非极性溶剂四氯化碳。
 
> 分子的极性与偶极矩
分子极性的强弱，可用偶极矩来量度。偶极矩 $(\mu)$是电荷量 $(Q)$ 与正、负电荷重心间的距离 $(r)$ 的乘积，单位为库 $\cdot$ 米 $(\mathrm{C} \cdot \mathrm{m})$ 。由于偶极矩数值通常较小，所以更常用的单位是德拜（D）， $1 \mathrm{D}=3.336 \times 10^{-30} \mathrm{C} \cdot \mathrm{m}$ 。偶极矩是一个向量，习惯上规定偶极矩的方向是由正电荷重心指向负电荷重心。

## 手性

日常生活中我们经常会遇见物体具有一定的对称性，在分子微观结构的学习中我们观察到许多分子的空间结构也有一定的对称性。分子的对称性不仅会影响分子的极性，甚至还会影响分子的化学性质。

手性与分子的对称性密切相关。如图 2.19 所示的两个分子如同人的左、右手一样互为实物与镜像关系，彼此不能重合。人们将一种物质不能与其镜像重合的特征称为手性。具有手性的分子称为手性分子。这种互为实物与镜像，又不能重合的分子互称为对映异构体，简称对映体。

![图片](/uploads/2025-10/75f43c.jpg)
 
 当四个不同的原子或基团连接在碳原子上时，该碳原子称为不对称碳原子。对于大多数有机分子而言，分子的手性主要是由分子中的不对称碳原子引起的。

手性分子在生命科学和生产手性药物方面有广泛的应用。在 20 世纪60年代，镇静药沙利度胺（又名＂反应停＂）是以一对对映体的混合物来缓解妊娠反应的药

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