臭氧是极性分子还是非极性分子

我们一般认为由非极性键组成的单质分子中由于是同种原子成键，所以通常键为非极性键。

但是臭氧是非常特殊的一个例子。从定量角度来讲，如果一个分子有极性，那么它的偶极矩就不为0。O3分子偶极矩（μ）实测值为μ=0.53D（D为偶极矩单位—德拜）。显然臭氧应该有极性，属于极性分子。那么我们一起来探究一下为什么臭氧有极性。分子有没有极性主要取决于键的极性的向量和。所以我们首先看一看臭氧分子里的键有无极性，通常中学阶段我们一般以为键两侧成键原子如果是相同的，那么该键就没有极性。例如：O=O、CH3-CH=CH2中的双键和C-C单键。但事实上只要键两端的原子的“化学环境”不同（所谓化学环境不同意思是成键两原子连接的其他原子不同），即使是相同原子成键也会有极性。简单讲就是键两侧原子虽然理论上讲电负性相同，吸引成键电子对能力完全相同，但由于周围环境的不同对其电负性产生一种微扰变化，使得成键两原子的的“动态电负性”不会绝对相同，这就导致成键电子对会向“动态电负性”大的一侧偏移，从而导致键表现出极性。比如CH3-CH=CH2中的C-C或C=C两侧化学环境显然不同，所以严格来讲丙烯中的C-C和C=C都有极性（注：一般中学阶段，对学生来讲除非竞赛生，一般不做解释，模糊处理即可。）接下来，再分析一下臭氧分子中键的极性。下图中1号氧没有连接其他原子；2号氧连接了另一个氧原子。1号氧与2号氧化学环境显然不同所以键有极性。再从分子结构角度做一下分析。O3看做O·O2，中心原子为2号氧，其他两个氧做配位原子。根据VSEPR理论其价层电子对为6/2=3对，采取sp2不等性杂化，中心氧用两条含一个单电子的杂化轨道与两个配位原子形成两条σ键，然后用未杂化的含有一对电子的p轨道与两个配位原子的p轨道单电子形成一个离域大π键。这个大π键形成使得键长趋于平均化，电子云密度趋于均匀分布。中心氧付出2个电子，但只分享4/3=1.33个，相当于失去0.67个电子，配位氧付出1个电子可是分享了1.33个电子，相当于获得了0.33个电子。所以中心氧带正电性，配位氧带负电性。这种情况像刘关张三人合伙做生意，刘备拿出1000两银子，关羽张飞各拿出500两银子，这样公司一共启动资金2000两。刘备讲义气愿意与关张平分股份。三人别占有1/3股份，那么刘备相当于分享666.7元股份，这样就等于他失去了333.3元。而关张相当于多得了166.7元。可以看下图软件模拟的臭氧分子休克尔电性（相当于共振体的一种，另一种共振体配位氧电性互换即可）。所以臭氧可以看做是这种分子，所以键具有极性。