無極分子

分子的正負電荷中心在無電場時是重合的，沒有固定的電偶極矩， 如氫氣（H₂）、高氯酸（HCl₄），二氧化碳（CO₂），氮氣（N₂），氧氣（O₂）、甲烷（CH₄）、聚丙乙烯、石蠟等。

所謂電介質，就是通常所説的由大量電中性的分子組成的絕緣體。

在靜電場中平衡時：

1.內部電場強度不為零；

2.電介質表面出現極化電荷。

電介質出現極化電荷的現象，稱為電介質極化。

若把電介質放入靜電場中，電介質原子中的電子和原子核在電場力的作用下，在原子範圍內作微觀的相對位移。在外電場中電介質要受到電場的影響，同時也影響外電場。

電介質可分為無極分子和有極分子。

有極分子：分子的正負電荷中心在無電場時不重合的，有固定的電偶極矩， 如H₂O、HCl、 CO、SO₂、環氧樹脂、陶瓷等。

有極分子的等效電偶極矩：

整個電介質可以看成是無數的點偶極子的聚集體。雖然每個分子的等效點偶極矩不為零，但不管從電介質整體來看，還是從電解質的某一小體積來看，電解質是呈中性的。

無極分子：分子的正電荷中心與負電荷中心重合。

無極分子的等效電偶極矩：

無極分子電介質整體也是呈中性的。

加上外電場後，在電場力作用下電介質分子的正負電荷中心不再重合，形成一個電偶極子，它們的等效電偶極矩P的方向都沿着電場的方向。

電介質的兩個和外電場強度 相垂直的表面層裏，將分別出現正電荷和負電荷。這些電荷不能離開介質，也不能在電介質中自由移動，我們稱之為極化電荷。這種在外電場作用下，在電介質中出現極化電荷的現象叫做電介質的極化。

由於無極分子的極化在於正、負電荷中心的相對位移，所以常叫做位移極化。

無外電場時，有極分子電偶極矩取向不同，整個介質不帶電。

在外電場中有極分子的固有電矩要受到一個力矩作用，電矩方向轉向和外電場方向趨於一致。

有極分子的極化就是等效電偶極子轉向外電場的方向，所以叫做取向極化。

一般來説，分子在取向極化的同時還會產生位移極化，但是，對於有極分子電介質來説，在靜電場作用下，取向極化的效應比位移極化的效應強得多，所以有極分子的極化機理是取向極化。

上面從分子的結構出發，説明了兩類不同的電介質的極化過程，這兩類電介質極化的微觀過程雖然不同，但宏觀的效果卻是相同的，都是在電介質的兩個相對錶面上出現了異號的極化電荷，在電介質內部有沿電場方向的電偶極矩。

組成物質的分子可分為有極分子和無極分子。有極分子中，正負電荷的“中心”不集中在一點，因此形成一對距離很近的等值異號電荷所構成的等效電偶極子，其固有的電偶極矩為p=ql，電偶極子所產生的電場完全由它們的電偶極矩p決定。電偶極子在外電場中所受到的作用力也決定於它的電偶極矩。無極分子中，正負電荷的“中心”集中在一點，因此，分子的電偶極矩為零，對外也不產生電場。在有外電場的情況下，無論是有極分子或是無極分子，都會產生電極化現象，並存在電偶極矩之間的相互作用力。

對無極分子及惰性氣體而言，原子結晶體的結合力為共價鍵，共價鍵是決定物質分子化學性質的主要因素。分子晶體的結合力是范德瓦耳斯力，對無極分子來説就是色散力，按照倫敦提出的范德瓦耳斯力的量子理論，無極分子的電子雲分佈是球形對稱的，固有電矩為零。因此，它們之間的相互作用能亦為零。這徉無極分子之間似乎就不存在什麼作用，但實際不然，例如室温下漠是液體，碘、蔡是固體，H₂、0₂、N₂等無極分子在低温下也會被液化或固化，這些物質能維持某種聚集狀態，説明無極分子之間存在着一種相互作用力，這種力就是色散力。

雖然無極分子電子雲是球形對稱分佈，不顯示出固有電矩，這不過表示在原子核外的四周出現電子的概率相等，即在某段時間內,電偶極矩的統計平均值等於零。但由於每個分子中的電子不斷運動和原子核的不斷振動，經常發生電子雲和原子核之間的瞬時相對位移，使分子的正、負電荷“中心”暫時不重合，產生瞬時偶極矩，而且兩個瞬時偶極矩必然是採取異極相鄰的狀態，這些瞬時偶極矩可以相互作用，相互極化而產生吸引力，這種吸引力如果用帶電粒子的線諧振子代表瞬時偶極矩,用量子力學可以證明： ^[1] 

1)兩振子無相互作用時，即當兩個諧振子平衡點(正電荷所處位置)之間的距離

時，系統的能量為

2)兩振子有相互作用時，系統的能量為

比較1)、2)式可以看出，兩振子相互作用後,能量降低了，降低的數值為：

其中a為極化係數,，h為普朗克常數，v₀為振子的振動頻率。兩振子才能相互作用，表現出它們之間的吸引力。因為它與v₀有關，故稱為色散力。無極性物質分子之間正是由於色散力的作用才能凝聚為液體，凝固為固體。因此，色散力是決定無極性分子物質物理性質的主要因素。

從上面分析中知道，無論在哪種情況下，由於無極分子瞬時偶極矩的產生，它所具有的電勢能、排斥能都大於吸引能按照能量最小原理，即原子中每一個電子都有一個趨勢，佔據能量最低的能級，當原子中電子的能量最小時，整個原子的能量最低，原子即處於穩定狀態。因為能量最小原理具有普遍意義，當原子與原子、離子與離子、分子與分子結合時，同樣遵循這一原理，所以，分子具有的吸引能(W)的概率大於它所具有的排斥能的概率。正因為無極分子之間具有最小的吸引能，即最小結合能，所以無極分子可以結合成分子晶體。 ^[2]