双極子モーメント（Dipole Moment）

双極子モーメントとは、分子内や物理系において電荷の偏りを定量的に表す指標である。

1. 定義

双極子モーメントは、正と負の電荷の間に生じる極性の強さと方向を示す。
数式では次のように表されます
双極子モーメント（ベクトル量）＝q×d

q：正または負の電荷量（C: クーロン）
d：正電荷と負電荷の間の距離（m: メートル）

2. 意味

• 双極子モーメントが大きいほど、分子や系の電荷の偏りが大きく、極性が強いことを示す。
• 双極子モーメントがゼロの場合、電荷分布は対称的で極性がないことを意味する。

3. 化学における双極子モーメント

分子における双極子モーメントは、分子の極性を示す重要な性質である。

3.1 極性分子

• 極性分子とは、正負の電荷の重心が一致せず、双極子モーメントがゼロでない分子。
  • 例: 水（H₂O）は酸素側に電子密度が偏り、強い双極子モーメントを有する。

3.2 無極性分子

• 無極性分子とは、電荷の重心が一致し、双極子モーメントがゼロの分子。
  • 例: 二酸化炭素（CO₂）は直線構造で、双極子モーメントが打ち消し合いゼロとなる。

4. 双極子モーメントの応用

4.1 化学結合の性質の理解

• 結合の極性（イオン結合や共有結合の性質）を評価するのに役立つ。

4.2 分子間力の理解

• 極性分子間では、双極子-双極子相互作用（分子間力）が働く。
  例: 水分子間の水素結合。

4.3 誘電特性

• 誘電率や分極率などの材料の特性評価に用いられる。

5. 双極子モーメントの例

分子	双極子モーメント（D）	特徴
水 (H₂O)	1.85	極性分子
塩化水素 (HCl)	1.05	極性分子
アンモニア (NH₃)	1.42	極性分子
二酸化炭素 (CO₂)	0.0	無極性分子（打ち消し）