111. Неожиданный диполь

[18]

Трехатомная молекула углекислого газа (CO₂) не имеет дипольного момента, а молекула воды (H₂O) имеет, почему так?

Варианты ответов

1. Вода всегда находится в диссоциированном[19] состоянии, HO^? и H⁺.

2. У CO₂ есть дипольный момент, но, поскольку все положения молекулы равновероятны, в среднем он равен нулю.

3. В молекуле CO₂ все атомы расположены на одной прямой, а в молекуле H₂O – нет.

Правильный ответ: 3

В молекуле CO₂ атомы расположены на одной прямой в цепочке O?C?O. Из соображений симметрии ясно, что дипольного момента у нее не может быть: если бы он и был, то он обязан был бы находиться в параллели с осью молекулы; но если молекулу перевернуть на 180°, то направление диполя сменится на противоположное, притом что это будет та же молекула, точно так же расположенная, как первоначальная. Вектор (диполя) равен самому себе с обратным знаком – значит, он равен нулю. Другое дело молекула воды – атомы в ней не лежат на одной линии, а образуют треугольник; при этом кислород оттягивает электроны от водорода – отсюда и дипольный момент.