分子を大別すると、極性と非極性の2つのクラスがあります。 極性は、分子の周りの電荷の分布を記述する。 非極性分子では電荷は均等に分布しているが、極性分子では不均等に分布している。
Polar Molecules
A polar molecules has a dipole, where the part of the molecule has a partial positive charge and some have a partial negative charge.ここでは、極性と非極性の分子の例、極性がイオンと共有結合にどう関係するか、どのように極性を使用して、混合する分子の予測をすることができるかを説明します。 極性分子は、非対称な形状、孤立電子対、中心原子が電気陰性度の異なる他の原子に結合しているものなどがある。 通常、極性分子はイオン結合または極性共有結合を含む。 極性分子の例としては、以下のようなものがある。
- 水 – H2O
- アンモニア – NH3
- 二酸化硫黄 – SO2
- 硫化水素 – H2S
- 一酸化炭素 – CO
- オゾン – O3
- フッ酸 – HF (と他の分子)
- 硫黄 – HF
- Sucrose – C12H22O11（およびOH基を持つ他の糖）
硫黄 – O2 硫化水素 硫黄 – O3 硫黄 – HF (と他の分子) エタノール – C2H6O（および片末端にOH基を持つ他のアルコール）
極性分子はしばしば親水性で極性溶媒に溶ける。 極性分子は同程度のモル質量の非極性分子より融点が高いことが多い。
非極性分子
非極性分子は、分子内の原子間で電子が均等に共有されているか、分子内の電子の配置が対称的で双極子電荷が互いに打ち消し合っている場合に形成されます。 非極性分子の例としては、
- あらゆる希ガスが挙げられる。 He, Ne, Ar, Kr, Xe (ただし、厳密にはこれらは原子であり分子ではない。)
- 同族核二原子元素のいずれか。 H2、N2、O2、Cl2（これらは本当に無極性分子です。)
- 二酸化炭素 – CO2
- 三フッ化ホウ素 – BF3
- ベンゼン – C6H6
- 四塩化炭素 – CCl4
- メタン – CH4
- エチレン – C2H4
- ハイドロカーボン系液体。 ガソリンやトルエンなど
- 例外を除いたほとんどの有機分子（アルコールや糖類など）
非極性分子には、いくつかの共通の性質があります。
極性結合を持つ非極性分子
極性は、化学結合を形成する2つの原子間の相対電気陰性度値に依存します。 同じ電気陰性度の2つの原子は共有結合を形成する。 電子は共有結合の原子間で均等に共有されるので、その結合は非極性です。 電気陰性度の値がわずかに異なる原子は極性共有結合を形成する。 原子間の電気陰性度の値が大きく異なると、イオン結合を形成する。 イオン結合は極性が高い。
多くの場合、結合の極性は分子の極性と同じである。 しかし、極性結合を持つ非極性分子や、非極性結合を持つ極性分子も存在するのです 例えば、三フッ化ホウ素は極性の共有結合を持つ非極性分子である。 BF3は、ホウ素原子とフッ素原子の間の結合が極性であっても、電荷を分子内に均一に分布させる三角形の平面状分子である。 オゾンは、非極性の共有結合からなる極性分子の一例である。 O3の酸素分子間の化学結合は、原子の電気陰性度が同じであるため、純粋に共有結合である。 しかし、オゾン分子は（水のように）曲がった形をしており、その電子は3つの原子すべてで同じ時間を過ごすわけではありません。
極性と混和性
極性を使って、2つの化合物が混和性（混ざって溶液になること）かどうかを予測することができます。 経験則では、”類は友を呼ぶ “です。 この意味は、極性溶媒が極性溶質を溶かし、非極性溶媒が非極性溶質を溶かすということです。 このことは、アルコールと水が完全に混ざり合う理由（両方とも極性）と、油と水が混ざらない理由（極性と非極性）を説明している。
ある分子と別の分子の間に中間極性を持つ化合物は、通常は溶けない化学物質を溶剤に溶かす仲介役として機能することができる。 たとえば、イオン性化合物や極性化合物を有機非極性溶媒に混ぜるには、まずエタノールに溶かすかもしれません。 エタノールはわずかに極性を持つだけだが、溶質を溶かすには十分な量であることが多い。 極性分子が溶けたら、エタノール溶液をキシレンやベンゼンなどの非極性有機溶媒に混ぜ合わせる。 “The Nature of the Alternating Effect in Carbon Chains. Part V. A Discussion of Aromatic Substitution with Special Reference to Respective Roles of Polar and Nonpolar Dissociation; and a Further Study of the Relative Directive Efficiencies of Oxygen and Nitrogen”. J. Chem. Soc.: 1310-1328. doi:10.1039/jr9262901310
.