当两个微小的电荷（性质相等且相反）被放置在很近的距离时，它们会表现出一个系统的特性，被称为电偶极子。现在，我们将电偶极矩（Electric Dipole Moment）定义为任一电荷量与它们之间距离的乘积。电偶极矩对于确定任何极性分子的对称性和三维（3-D）取向非常有帮助。在本文中，我们将深入探讨偶极矩、它的性质、公式以及其他相关内容。
一对大小相等、符号相反的点电荷 q 和 –q，相隔距离 2a，就形成了一个电偶极子。电偶极矩 是电荷量与电荷之间的空间距离 (2a) 的乘积，它用于衡量电偶极子的强度。
连接两个电荷的直线定义了空间中的一个方向。从 –q 指向 q 的方向通常被称为偶极子的方向。偶极子的中心是 –q 和 q 中点的位置。
电偶极子的总电荷为零。但这并不意味着电偶极子的电场为零。因为电荷 q 和 –q 被一定的距离隔开，它们产生的电场在叠加时并不能完全抵消。在距离远大于产生偶极子的两个电荷间距的地方 (r >> 2a)，由 q 和 –q 产生的电场几乎完全抵消。
偶极矩用希腊字母 ‘µ’ 表示，定义为任一电荷的大小与它们之间距离的乘积。计算偶极矩的公式如下：
偶极矩 (µ) = 电荷 (Q) × 分离距离
> μ = δ.d
>
> 其中，
> μ 是键偶极矩
> δ 是部分电荷 δ+ 和 δ– 的大小
> d 是电荷之间的距离
偶极矩的度量单位是 德拜，用 ‘D’ 表示。
> 1 D = 3.33564 × 10-30 C.m
>
> 其中
> C 是库仑
> m 表示米
其量纲公式为 [M0L1T1I1]。
偶极矩 (μ) 是一个矢量，其方向规定为从 +q 指向 -q 电荷。
下图展示了 HCl 分子的偶极矩。
!HCl分子的偶极矩.png)
氟化铍 分子的净偶极矩为零。BeF2 分子中的键角为 180°，两个偶极矩方向相反，相互抵消。下图展示了 BeF2 的偶极矩。
!BeF2的偶极矩.png)
水 (H2O) 分子的净偶极矩经测定为 1.84 D。水分子中的键角为 104.5°，水分子有两个氧-氢键，每个键都可以单独视为一个偶极子，其单独的氧-氢键键矩为 1.5 D。下图展示了 H2O 的偶极矩。
!H2O (水) 的偶极矩.png)
外部电场中的偶极子
如果将电偶极子放置在外部电场中，电偶极子会受到某种被称为力矩 的作用。它用希腊字母 τ 表示。偶极子在 any 外部电场中受到的力矩由下式给出：
> τ = P x E
> = PE Sin θ
>
>
> 其中，
> P 是偶极矩
> E 是施加的外部电场
电偶极子不仅在物理学中研究，在化学中也非常重要。电偶极矩的意义主要体现在对分子的分类上。
基于电偶极矩，分子分为两类：
- 极性分子： 如果任何分子具有净偶极矩，则它被称为极性分子。例如，HCl 是一种极性分子。在没有外部电场的情况下，这些分子的排列是随机的。在施加电场时，极性分子会根据电场的方向进行自我排列。
- 非极性分子： 如果任何分子的净偶极矩为零，则它被称为非极性分子。例如，BeF2 是一种非极性分子。
每种化合物都是由键组成的，而键具有极性。任何键的极性性质都可以通过研究该化合物的偶极矩来了解。具有高偶极矩的分子具有高极性，而没有偶极矩的分子本质上是非极性的。偶极矩的各种用途包括：
- 偶极矩告诉我们关于分子的对称性。即，具有高偶极矩的分子通常是非线性和不对称的，而偶极矩为零的分子则是对称的线性的。
- 任何化合物的顺式 和反式 异构体可以通过偶极矩来区分