分子偶极矩的测定

溶液法测定极性分子的偶极矩摘要：为了解电介质极化与分子极化的概念，掌握溶液法测定极性分子永久偶极矩的理论模型和实验技术。

通过配制不同浓度的乙酸乙酯的极稀溶液，测定它们的介电常数和折光率以及溶液密度，得到a、b、c。

实验测得a=1.3489,b=0.0859,c=-0.0464再通过克劳修斯-莫索提-德拜方程求得P m=81.1516, P E=22.7002,最后得到乙酸乙酯的偶极矩为μ=5.93*e-30C*m，与文献值的相对误差为7.54%。

由此可看出溶液法测定极性分子的偶极矩是一项非常简单易操作的实验方法。

关键词：永久偶极矩溶液法介电常数Abstract To understand the concept of dielectric polarization and molecular polarization, master determination of theoretical models and experimental techniques permanent dipole moment of the polar molecule solution method.By formulating different concentrations of ethyl acetate in a very dilute solution, measuring their dielectric constant and refractive index and density of the solution, to give a, b, c.Experimentally measured a = 1.3489, b = 0.0859, c=-0.0464Through Clausius - Mosuo Ti - Debye equation obtained Pm= 81.1516, P E= 22.7002,Finally get the dipole moment of ethyl acetate μ = 5.93 * e-30C *m,Literature values and the relative error is 7.54%.Thereby determining the dipole moment of the polar molecule can be seen a very simple solution method is easy to operate experimental method. Keywords: Permanentdipole momentSolution methodPermittivity分子结构可以看成是由电子和分子骨架所构成的。

实验三十八 溶液法测定极性分子的偶极矩一、实验目的1．测定氯仿在环已烷中的偶极矩，了解偶极矩与分子电性的关系。

2．了解Clansius-Mosotti-Debye 方程的意义及公式的使用范围。

3．掌握密度管的使用与电容的测定。

二、实验原理分子可近似看成由电子云和分子骨架(包括原子核和内层电子)组成。

非极性分子的正、负电荷中心是重合的，而极性分子的正、负电荷中心是分离的，其分离程度的大小与分子极性大小有关，可用“偶极矩”这一物理量来描述。

以q 代表正、负电荷中心所带的电荷量，d 代表正、负电荷中心之间的距离，则分子的偶极矩μ=q ·d (1)μ为矢量，其方向规定为从正电荷中心到负电荷中心。

极性分子具有的偶极矩又称永久偶极矩，在没有外电场时，由于分子的热运动，偶极矩指向各个方向的机会相同，故偶极矩的统计值为零。

但当有外电场存在时，偶极矩会在外电场的作用下沿电场方向定向排列，此时我们称分子被极化了，极化的程度可用分子的摩尔取向极化度取向P 来衡量。

除摩尔取向极化度取向P 外，在外电场作用下，极性分子和非极性分子都会发生电子云对分子骨架的相对移动和分子骨架的变形，这种现象称为变形极化，可用摩尔变形极化度变形P 来衡量。

显然，变形P 由电子极化度电子P 和原子极化度原子P 组成。

所以，对极性分子而言，分子的摩尔极化度P 由三部分组成，即P ＝取向P ＋电子P ＋原子P (2)当处在交变电场中，根据交变电场的频率不同，极性分子的摩尔极化度P 可有以下三种不同情况：(1)低频下(＜1010秒―1)或静电场中，P ＝取向P ＋电子P ＋原子P ；(2)中频下(1012秒―1~1014秒―1)(即红外频率下)，由于极性分子来不及沿电场取向，故取向P =0，此时P ＝变形P ＝电子P ＋原子P ；(3)高频下(＞1015秒―1)(即紫外频率和可见光频率下)，极性分子的取向运动和分子骨架变形都跟不上电场的变化，此时取向P =0，原子P =0，P ＝电子P 。

偶极矩的测定偶极矩的测定⼀、实验⽬的:1.⽤溶液法测定CHCl 3的偶极矩2.了解介电常数法测定偶极矩的原理3.掌握测定液体介电常数的实验技术⼆、基本原理:1. 偶极矩与极化度分⼦结构可近似地被看成是由电⼦云和分⼦⾻架(原⼦核及内层电⼦)所构成的，分⼦本⾝呈电中性，但由于空间构型的不同，正、负电荷中⼼可重合也可不重合，前者称为⾮极性分⼦，后者称为极性分⼦。

分⼦极性⼤⼩常⽤偶极矩来度量，其定义为：qd =µ（1）其中q 是正负电荷中⼼所带的电荷，d 为正、负电荷中⼼间距离，µ为向量，其⽅向规定为从正到负。

因分⼦中原⼦间距离的数量级为10-10m ，电荷数量级为10-20C ，所以偶极矩的数量级为10-30C ·m 。

极性分⼦具有永久偶极矩。

若将极性分⼦置于均匀的外电场中，则偶极矩在电场的作⽤下会趋向电场⽅向排列。

这时我们称这些分⼦被极化了。

极化的程度可⽤摩尔定向极化度P u 来衡量。

P u 与永久偶极矩平⽅成正⽐，与热⼒学温度T 成反⽐kTN kT L P A 2294334µπµπµ==(A N kTP πµµ49=) （2）式中k 为玻尔兹曼常数，N A 为阿伏加德罗常数。

在外电场作⽤下，不论是极性分⼦或⾮极性分⼦，都会发⽣电⼦云对分⼦⾻架的相对移动，分⼦⾻架也会发⽣变形，这种现象称为诱导极化或变形极化，⽤摩尔诱导极化度P 诱导来衡量。

显然，P 诱导可分为两项，为电⼦极化和原⼦极化之和，分别记为P e 和P a ，则摩尔极化度为：P m = Pe + Pa + P µ （3）对于⾮极性分⼦，因µ=0，所以P= Pe + Pa外电场若是交变电场，则极性分⼦的极化与交变电场的频率有关。

当电场的频率⼩于1010s -1的低频电场或静电场下，极性分⼦产⽣的摩尔极化度P m 是定向极化、电⼦极化和原⼦极化的总和，即P m = Pe + Pa + P µ。

实验13 分子介电常数和偶极矩的测定注意事项：1. 实验需要配制溶液摩尔分数以准确称量的数据计算得到，称量过程要迅速并且及时盖紧瓶塞以免溶液挥发。

2. 整个实验过程中每份溶液用完都要及时盖紧瓶塞以免溶液挥发。

3. 测电容时用滴管加入溶液，测量完后用注射器吸出溶液并用洗耳球或者电吹风吹干（避免用热风吹）。

加入待测样品至样品杯内的刻度线，每次加入的样品量必须严格相等。

4. 调节密度管内溶液刻度时要保证管内没有气泡，调节好刻度后迅速盖上磨口帽，此时管内若有气泡对测量没有影响。

5. 密度管称量时需擦干管外壁溶液并将密度管立于干净烧杯中进行称量。

实验步骤：1.打开小电容测量仪的开关，预热10分钟。

2.溶液的配制先将5个干洁的25mL 容量瓶分别称重得到w a 、w b 、w c 、w d 、w e ,然后依次加入20mL 环己烷再称重得到w a1、w b1、w c1、w d1、w e1,按照环己酮的摩尔分数分别约为0.01、0.02、0.03、0.06、0.09进行计算，再加入合适的环己酮，然后算出每个样品真实的摩尔分数。

环己酮极易挥发，所以实验中要随时关好瓶盖。

3.介电常数的测定（1）εS 的测定：以环己烷为标准物质，读取室温带入公式εS ＝2.023－0.0016（t /℃－20）计算出εS 。

（2）C air 和C d 的测定：先拔下鳄鱼夹再按一下“采零”键（实验中不用再校零），以清除仪表系统零位漂移，显示器显示“00.00”。

在电容池是干燥的条件下测定电容，三次取平均值即得到C air '。

用滴管吸取环己烷加到样品池中，测定电容三次取平均值即得到C S '。

代入公式 1S air s air -'-'=εC C C 和 1s S S air d -'-'=εεC C C 计算得出C air 和C d 。

（3）溶液电容C 样的测定把电容池及电极的溶液全部取出并用洗耳球吹干，重新测量C air '，同前面测得的C air '相差0.05PF 内就说明电容池干净了，用滴管加样，针管取样，依次加入不同浓度的溶液测定电容，两次取平均值即得到C X （注意测定不同浓度溶液的电容前，每次都要重复测C air '用来检查电容是否干净），代入公式C 样=C X －C d 即可求出C 样，代入公式ε样＝C 样/C 0就可以得到各溶液的介电常数ε样。

偶极矩的测定钱洁中国科学技术大学地球化学和环境科学系安徽合肥230026*****************【摘要】利用极性分子和非极性分子在电场中的极化现象，可利用电场求出分子偶极矩。

本实验采用溶液法测定正丁醇的固有偶极矩，通过测定正丁醇的环己烷溶液的折射率、介电常数和密度随正丁醇摩尔分数的变化，利用外推法确定线性关系系数，利用相应公式，求出偶极矩大小。

【关键词】偶极矩正丁醇极化1.引言分子结构可以被看成是由电子和分子骨架所构成。

由于其空间构型不同其正负电荷中心可以重合，也可以不重合，前者称为非极性分子，后者称为极性分子，分子的极性可用偶极矩来表示。

两个大小相等符号相反的电荷系统的电偶极矩的定义为：μ = q · r(12-1)式中r是两个电荷中心间距矢量，方向是从正电荷指向负电荷。

q为电荷量，一个电子的电荷为4.8×10-10CGSE，而分子中原子核间距为1Å = 10-8cm的量级，所以偶极矩的量级为：μ = 4.8×10-10×10-8 = 4.8×10-18 CGSE×cm = 4.8 Debye即： 1 Debye = 10-18 CGSE×cm2.实验2.1实验原理：1.电场中分子的偶极矩：电介质分子处于电场中，电场会使非极性分子的正负电荷中心发生相对位移而变得不重合，电场也会使极性分子的正负电荷中心间距增大这样会使分子产生附加的偶极矩（诱导偶极矩）。

这种现象称为分子的变形极化。

可以用平均诱导偶极矩m来表示变形极化的程度。

在中等电场下设m = α D E内(12-2)式中E 内为作用于个别分子上的强场。

α D 为变形极化率，因为变形极化产生于两种因素：分子中电子相对于核的移动和原子核间的微小移动，所以有α D = α E +α A (12-3)式中α E 、α A 分别称为电子极化率和原子极化率。

设n 为单位体积中分子的个数，根据体积极化的定义（单位体积中分子的偶极矩之和）有P = n m = n α D E 内 (12-4)为了计算E内，现考虑平行板电容器内介质的电场，平行板电容器内的分子受到四种为的作用：（1）均匀分布于极板上电荷σ所产生的力F 1； （2）电介质极化产生的感生电荷σ ′ 产生的力F 2；（3）单个分子周围的微小空隙界面上的感生电荷产生的力F 3； （4）各分子间的相互作用F 4；目前还不能用一个公式来表示F 4，在忽略F 4后，单位正电荷所受的力的和即为E 内E 内 = E 1 + E 2 + E 3 = 4πσ + 4πP + P E P 3434ππ+= (12-5)式中σ为极板表面电荷密度。

一、实验目的1. 理解偶极矩的概念及其在分子结构中的作用。

2. 掌握溶液法测定偶极矩的实验原理和操作步骤。

3. 通过实验测定特定分子的偶极矩，验证其极性。

二、实验原理偶极矩是描述分子极性的物理量，其定义为分子中正负电荷中心之间的距离与电荷量的乘积。

对于极性分子，其偶极矩不为零；对于非极性分子，其偶极矩为零。

本实验采用溶液法测定分子的偶极矩，通过测量溶质在溶剂中的极化程度，计算得出分子的偶极矩。

三、实验仪器与材料1. 仪器：阿贝折射仪、烧杯、移液管、搅拌器、天平、温度计、温度计套管、温度计夹具、数据采集器等。

2. 材料：待测分子溶液、溶剂、标准溶液、去离子水等。

四、实验步骤1. 准备工作：将待测分子溶液和溶剂分别装入烧杯中，确保溶液温度与室温相同。

2. 标准溶液制备：将标准溶液与溶剂混合，制成一定浓度的标准溶液。

3. 标准溶液折射率测量：将标准溶液倒入阿贝折射仪中，读取折射率。

4. 待测溶液折射率测量：将待测分子溶液倒入阿贝折射仪中，读取折射率。

5. 数据处理：根据实验数据，计算待测分子溶液的折射率，进而计算其偶极矩。

五、实验结果与分析1. 实验数据：| 标准溶液浓度（mol/L） | 标准溶液折射率 | 待测溶液折射率 ||------------------------|----------------|----------------|| 0.100 | 1.434 | 1.437 |2. 数据处理：根据实验数据，计算待测溶液的折射率：折射率 = (待测溶液折射率 - 标准溶液折射率) / (标准溶液浓度 - 待测溶液浓度)折射率 = (1.437 - 1.434) / (0.100 - 0.100) = 0.003根据实验原理，计算待测分子的偶极矩：偶极矩 = 折射率× 摩尔折射率× 摩尔体积假设摩尔折射率为0.429 nm^3/mol，摩尔体积为24.45 cm^3/mol，则待测分子的偶极矩为：偶极矩= 0.003 × 0.429 × 24.45 = 0.030 nm·C六、结论通过溶液法测定，我们得到了待测分子的偶极矩为0.030 nm·C。

溶液法测定极性分子偶极矩实验报告一、实验目的1. 测定氯仿在环己烷中的介电常数和偶极矩，了解偶极矩与分子电性质的关系。

2. 测定某些化合物的折光率和密度，求算化合物、基团和原子的摩尔折光度，判断化合物的分子结构。

二、实验原理分子是由带正电荷的原子核和带负电荷的电子组成的。

分子呈电中性，但因空间构型的不同，正负电荷中心可能重合，也可能不重合，前者为非极性分子，后者称为极性分子，分子极性大小用偶极矩μ来度量，其定义为μ＝qd式中：q 为正、负电荷中心所带的电荷量，单位是C ；d 是正、负电荷中心的距离，单位是m 。

μ是偶极矩，单位是(SI 制)库[仑]米(C·m)。

而过去习惯使用的单位是德拜(D)：1D =1×10-18静电单位·厘米＝3.338×10-30C·m在不存在外电场时，非极性分子虽因振动，正负电荷中心可能发生相对位移而产生瞬时偶极矩，但宏观统计平均的结果，实验测得的偶极矩为零。

极性分子具有永久偶极矩，由于分子热的运动，偶极矩在空间各个方向的取向几率均等，统计值等于零。

若将极性分子置于均匀的外电场中，分子将沿电场方向转动，同时还会发生电子云对分子骨架的相对移动和分子骨架的变形，称为极化。

极化的程度用摩尔极化度P 来度量。

分子因转向而极化的程度用摩尔转向极化度P转向来表示，因变形而极化的程度用摩尔变形极化度P变形来表示。

而P变形又由P 电子 (电子极化度)和P 原子 (原子极化度)两部分组成，于是有P ＝P 转向＋P 变形＝P 转向＋（P 电子＋P 原子）P 转向与永久偶极矩的平方μ2的值成正比，与热力学温度T 成反比：kTN p A 3344120μππε⋅⋅⋅=转向式中:N A 为阿佛加德罗(Avogadro)常数；k 为玻耳兹曼(Boltzmann)常数。

由于P 原子在P 中所占的比例很小，所以在不很精确的测量中可以忽略P 原子，(2)式可写成:P ＝P 转向 ＋ P 电子只要在低频电场(υ＜1010s -1)或静电场中,测得的是P 。

实验二十九 偶 极 矩 的 测 定一、实验目的1．了解偶极矩与分子电性质的关系；2．掌握溶液法测定偶极矩的实验技术。

二、基本原理分子的结构可以近似地看成是由电子云和分子骨架(原子核及内层电子)所构成。

由于其空间构型不同，其正、负电荷中心可以是重合的，也可以是不重合的，前者称为非极性分子，后者称为极性分子。

1912年德拜(Debye)提出“偶极矩”的概念来度量分子极性的大小，如图29－1所示，其定义是：d q ⋅=→μ (29－1)式中q 是正、负电荷中心所带的电荷量，d 为正、负电荷中心之间的距离。

图29－1 电偶极矩示意图 →μ是一个向量，通常规定其方向从正到负。

因分子中原子间距离的数量级为10-10米，电荷的数量级为10-20 库仑，所以偶极矩的数量级是10-30 库·米。

(1 Debye = 10-10 电量静电单位·厘米＝3．33564×10-30 库·米)。

分子偶极矩的单位一般采用Debye 。

分子的偶极矩可以是分子本身所固有的，也可以是分子在外电场作用下分子的正负电荷中心变化而引起的。

前者称为分子的永久偶极矩，记作μ0，后者称为诱导偶极矩，记作μI 。

极性分子具有永久偶极矩，而非极性分子则没有永久偶极矩。

无论是非极性分子还是极性分子，在电场作用下都会产生出一个与电场方向反平行的诱导偶极矩μI ，这一效应称为分子的诱导极化。

实验表明诱导偶极矩的平均值μI 与分子所在位置的有效电场强度F 成正比。

μI = αI · F (29－2)αI 称为分子的诱导极化率或变形极化率，它等于单位场强度(F =1)下诱导极化产生的平均偶极矩，是一个由分子本性决定的常数。

诱导偶极矩的产生有两方面的原因：一方面是分子中的电子云在外电场作用下发生相对于分子骨架的变形，这是主要的；另一方面是原子核构成的分子骨架在外电场作用下发生变形(主要是键角变动)。

因此，αI 可认为由两部分组成：αI ＝ αE + αA (29－3) αE 称为电子极化率，αA 称为原子极化率。

实验十二 偶极矩的测定摘要：本实验利用溶液法，通过测定不同浓度的正丁醇的环己烷溶液在同一条件（20℃、1atm ）下的折射率、电容、密度等各种性质计算出分子的偶极矩，并对比实验结果分析了解电介质在外电场中的极化现象。

关键词 ： 极化现象 偶极矩 溶液法前言：分子结构可以被看成是由电子和分子骨架所构成。

由于其空间构型不同其正负电荷中心可以重合，也可以不重合，前者称为非极性分子，后者称为极性分子，分子的极性可用偶极矩来表示。

电介质分子处于电场中，电场会使非极性分子的正负电荷中心发生相对位移而变得不重合，电场也会使极性分子的正负电荷中心间距增大这样会使分子产生附加的偶极矩（诱导偶极矩）。

这种现象称为分子的变形极化。

可以用平均诱导偶极矩m 来表示变形极化的程度。

在中等电场下设m = α D E 内 (1) 式中E内为作用于个别分子上的强场。

α D为变形极化率，因为变形极化产生于两种因素：分子中电子相对于核的移动和原子核间的微小移动，所以有 α D = α E +α A (2) 式中α E 、α A 分别称为电子极化率和原子极化率。

有Clausius-Mosotti 方程，D 03421απρεεN M =⋅+- (3) 定义摩尔变形极化度P D 为D 0D 34απN P =(4) 电场中的分子除了变形极化外，还会产生取向极化，即具有永久偶极矩的分子在电场的作用下，会或多或少地转向电场方向。

它对极化率的贡献为P O ，总的摩尔极化度为P = P D + P O = P E + P A + P O (5) 式中P E 、P A 、P O 分别为摩尔电子极化度，摩尔原子极化度和摩尔取向极化度。

如将电介质置于交变电场中，则其极化和电场变化的频率有关。

交变电场的频率小于1010秒-1时，极性分子的摩尔极化度P 中包含了电子原子和取向的贡献。

当频率增加到1012－1014秒-1时（即红外场），电场的交变周期小于分子偶极矩的松弛时间，极性分子的取向运动跟不上电场的变化，这时极性分子来不及沿电场取向，故P O = 0。

偶极矩的测定1.偶极矩与极化度分子呈电中性，但因空间构型的不同，正负电荷中心可能重合，也可能不重合。

前者称为非极性分子，后者称为极性分子，分子极性大小用偶极矩μ来度量，偶极矩定义为：μ=g·d .......①式中，g为正、负电荷中心所带的电荷量；d是正、负电荷中心间的距离。

偶极矩的SI单位是库（仑）米（C·m）。

若将极性分子置于均匀的外电场中，分子将沿电场方向转动，同时还会发生电子云对分子骨架的相对移动和分子骨架的变形，称为极化。

极化的程度用摩尔极化度P来度量。

P是转向极化度（P转向）；电子极化度（P电子）和原子极化度（P原子）之和： P= P转向+ P电子+ P原子.....②由于P原子在P中所占的比例很小，所以在不很精确的测量中可以忽略P原子，则②式可写成： P= P转向+ P电子 .只要在低频电场（ν）或静电场中测得P；在ν的高频电场（紫外可见光）中，由于极性分子的转向和分子骨架变形跟不上电场的变化，故P转向=0。

P原子=0，所以测得的是P电子。

这样可求得P转向，再计算μ。

通过测定偶极矩，可以了解分子中电子云的分布和分子对称性，判断几何异构体和分子的立体结构。

2.溶液法测定偶极矩：所谓溶液法就是将极性待测物溶于非极性溶剂中进行测定，然后外推到无限稀释。

本实验是将正丁醇溶于非极性的环己烷中形成稀溶液，然后在低频电场中测量溶液的介电常数和溶液的密度求得摩尔极化度；在可见光下测定溶液的摩尔折射度，然后计算正丁醇的偶极矩。

实验装置如右上图：左边是精密电容测量仪；中间是电容池；右边是阿贝折射仪。

PCM—1A型精密电容测量仪A．概述：PCM—1A型精密电容测量仪，线路采用全集成设计方案，全部为进口集成电路芯片，具有重量轻、体积小、耗电省、性能稳定等特点，可供各大专院校物化实验的测量，也可作为工厂、科研单位在介电常数测量等方面之用。

采用四位半LED数字显示，易读，便于计算。

B．主要技术指标：1.电源：220V±10% 50Hz2.量程：200pF3.最高分辨率：0.01 pF4.稳定度：±0.01 pF5.误差小于±0.5FS阿贝折射仪A.仪器用途：折射仪是一种能测定透明、半透明的液体或固体折射率N D和平均色散N F-N C的仪器（其中以测透明液体为主）。

实验十五 偶极矩的测定:Guggenheim 简化法一、目的测量极性液体B(如乙酸乙酯)在非极性溶剂A(如环己烷)中的稀溶液的介电常数和折光率，根据Guggenheim 简化公式，计算溶质分子的偶极矩。

二、设计任务设计选用适合溶液法测量分子的偶极矩的溶质和溶剂；拟定溶液的配制(建议浓度w B :0.01~0.04 )。

三、原理1912年，Debye 提出偶极矩p 的概念来量度分子极性的大小，其定义为：p ＝qd (2.15.1) 式中：q 为分子的正或负电荷中心所带的电量；d 为正负电荷中心之间的距离。

因为q 的数量级为10-20 C ，d 的数量级为10-10 m ，所以p 的数量级为10-30 C .m 。

在CGS 制中，偶极距用D(德拜)表示，1 D ＝3.334⨯l0-30 C .m 。

采用溶液法，在极性溶质B 的非极性溶剂A 的稀溶液中，测定溶质分子偶极矩有很多种方法。

1955年，Guggenheim 把Debye 方程和Lorenz －Lorentz 方程经两步简化为：B A B 2A A 92B )2)(2(3104→⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆++⨯=w w M n L kT p ρεπ (2.15.2) 式中：∆=(εL -n L 2)-(εA -n A 2); εL 为溶液的介电常数；n L 为溶液的折光率；εA 为溶剂的介电常数；n A 为溶剂的折光率；M B 为溶质的摩尔质量；ρA 为溶剂的密度；w B 为溶质的质量分数；T 为溶液的温度；k 为玻耳兹曼常数(1.381⨯l0-23J .K -1)；L 为阿伏加德罗常数(6.022⨯1023 mol -1)。

配制几种不同浓度的溶液，在同一温度下测量各溶液的介电常数εL 及折光率n L ，计算各溶液的△／w B ，以△／w B 对w B 作图并外推至w B =0，得到()0B B /→∆w w ，将有关数据代Guggenheim 简化式(2.15.2)，就可算出极性溶质分子B 的偶极矩p 。

实验十五 偶极矩的测定──溶液法一、实验目的1．用溶液法测定乙酸乙酯的偶极矩。

2．了解用溶液法测定偶极矩的原理、方法和计算，并了解偶极矩与分子电性质的关系。

二、实验原理分子电偶极矩（简称偶极矩μ）是用来描述分子中电荷分布情况的物理量，分子中正、负电荷中心不重合的分子称为极性分子，分子极性的大小用偶极矩来衡量，偶极矩的定义为正、负电荷中心间的距离d 与电荷量q 的乘积：μ=q d（1）μ为向量，其方向规定为从正到负，数量级是10-30C x m 。

通过偶极矩的测定，可以了解分子结构中有关电子云的分布，分子的对称性，以及判别几何异构体和分子的立体结构等。

无论是极性分子还是非极性分子，在外电场的作用下，均会发生极化。

其极化的大小用分子极化率来衡量，它等于定温时单位电场强度下的平均偶极矩。

对于极性分子，则有：α=α原子+α电子+α取向（2）α原子和α电子分别称为原子极化率和电子极化率，其中α原子+α电子又称为变形极化率，而α取向为取向极化率，且有：α取向=kT32μ（3）式中：μ──分子的永久偶极矩；k ──玻尔兹曼常数；T ── 热力学温度。

由克劳修斯-莫索第-德拜方程，分子极化率α与电介质的介电常数ε和ρ之间的关系为：kTN N N N M P A A A A 29434343421μπαπαπαπρεε••+•=•=•+−=+电子原子（4）或简单地表示为：P =P 原子+P 电子+P 取向 （5）式中：P ──摩尔极化度，即单位场强下，1摩尔电介质的体积内偶极矩之和；N A ──阿佛加德罗常数；M ──摩尔质量；ρ──密度。

必须注意（4）式和（5）式只有在低频电场（频率<1010s -1）才成立。

若在高频电场（频率ν>1015s -1，即可见光及紫外光区）时，则P 原子 , P 取向均为零，只有P 电子一项，且ε=n 2（n 为电介质的折光率），所以：电子电子απρ•=•+−=≈=A N M n n P R P 342122 （6）式中：R ──摩尔折射度（在高频电场测得的极化度，习惯上用摩尔折射度来表示）。