Ví dụ về dung môi phân cực và độ phân cực của chúng
Dung môi phân cực gồm các phân tử có điện tích phân bố không đều, khiến mỗi phân tử có một đầu mang điện dương nhẹ và một đầu mang điện âm nhẹ. Dung môi phân cực hòa tan tốt các chất ion và chất phân cực, theo quy tắc “tương tự hòa tan tương tự”. Độ phân cực thường được so sánh bằng hằng số điện môi (càng cao thì càng phân cực) và momen lưỡng cực tính bằng debye (D); các giá trị dưới đây là gần đúng, ở gần nhiệt độ phòng.
- Nước (H₂O) — phân cực proton; hằng số điện môi khoảng 80, momen lưỡng cực 1,85 D; hòa tan muối, đường, axit và bazơ.
- Formamit (HCONH₂) — phân cực proton; hằng số điện môi khoảng 110, thậm chí cao hơn nước; hòa tan nhiều loại muối.
- Propylen cacbonat (C₄H₆O₃) — phân cực không proton; hằng số điện môi khoảng 65, momen lưỡng cực khoảng 4,9 D; dùng trong chất điện li của pin liti.
- Axit fomic (HCOOH) — phân cực proton; hằng số điện môi khoảng 58; axit cacboxylic đơn giản nhất.
- Đimetyl sunfoxit, DMSO ((CH₃)₂SO) — phân cực không proton; hằng số điện môi khoảng 47, momen lưỡng cực khoảng 4,0 D; hòa tan cả hợp chất phân cực lẫn nhiều hợp chất không phân cực.
- Glixerol (C₃H₈O₃) — phân cực proton; hằng số điện môi khoảng 43; ba nhóm O–H làm nó sánh đặc và trộn lẫn hoàn toàn với nước.
- Etylen glicol (HOCH₂CH₂OH) — phân cực proton; hằng số điện môi khoảng 38; thành phần chính của nước chống đông cho ô tô.
- Axetonitrin (CH₃CN) — phân cực không proton; hằng số điện môi khoảng 37, momen lưỡng cực khoảng 3,9 D; được dùng rộng rãi trong sắc kí.
- Đimetylfomamit, DMF (HCON(CH₃)₂) — phân cực không proton; hằng số điện môi khoảng 37, momen lưỡng cực khoảng 3,8 D; dùng để sản xuất sợi và lớp phủ.
- Metanol (CH₃OH) — phân cực proton; hằng số điện môi khoảng 33; ancol đơn giản nhất, và độc nếu uống.
- Etanol (C₂H₅OH) — phân cực proton; hằng số điện môi khoảng 25; trộn lẫn với nước theo mọi tỉ lệ.
- Axeton ((CH₃)₂CO) — phân cực không proton; hằng số điện môi khoảng 21, momen lưỡng cực khoảng 2,9 D; dung môi trong nhiều loại nước tẩy sơn móng tay.
Dung môi proton và không proton
Dung môi phân cực proton, như nước, metanol và axit fomic, có nguyên tử hiđro liên kết với oxi hoặc nitơ, nên chúng có thể tạo liên kết hiđro và cho ion hiđro. Dung môi phân cực không proton, như axeton, DMSO và axetonitrin, có phân cực nhưng không có liên kết O–H hay N–H. Việc lựa chọn quan trọng trong phòng thí nghiệm vì dung môi ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng: một số phản ứng thế diễn ra nhanh hơn nhiều trong dung môi phân cực không proton.
Phân cực không phải lúc nào cũng có nghĩa là hằng số điện môi cao
Axit axetic có liên kết O–H và momen lưỡng cực tương tự nước, nhưng hằng số điện môi của nó chỉ khoảng 6, vì các phân tử của nó ghép đôi thành đime. Để so sánh, một dung môi không phân cực như hexan có hằng số điện môi khoảng 2.