Краткий общий принцип: гибридизация центрального атома определяет распределение областей электронной плотности (VSEPR) и форму молекулы, а полярность молекулы — результат полярности отдельных связей (разница электроотрицательностей) и их векторного сложения.
1) $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$
- Гибридизация углерода: $\mathrm{sp}$ (две области электронной плотности — две кратные связи).
- Геометрия: электронно-объёмная и молекулярная — линейная, угол $180^{\circ }$.
- Связи: $\mathrm{C}=\mathrm{O}$ полярны (O более электроотрицателен), но два вектора диполей направлены в противоположные стороны и компенсируют друг друга: ${\mu }_{\text{net}}=0$.
- Вывод: молекула неполярна за счёт симметрии линейной формы.
2) $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3$
- Гибридизация азота: приближённо $\mathrm{s}{\mathrm{p}}^3$ (четыре области электронной плотности: три связи N–H плюс одна неподелённая пара).
- Геометрия: электронно-объёмная — тетраэдрическая, молекулярная — треугольная пирамидальная; угол около $\sim 107^{\circ }$ (меньше $109.5^{\circ }$ из-за отталкивания неподелённой пары).
- Связи: N–H полярны (N более электроотрицателен), неподелённая пара занимает больше объёма и сдвигает центры зарядов, в результате суммарный диполь не компенсируется: ${\mu }_{\text{net}}\ne 0$.
- Вывод: молекула полярна (имеет векторный диполь, направленный от H к N).
3) $\mathrm{B}{\mathrm{F}}_3$
- Гибридизация бора: $\mathrm{s}{\mathrm{p}}^2$ (три области электронной плотности).
- Геометрия: тригональная плоская, угол $120^{\circ }$.
- Связи: B–F сильно полярны (F очень электроотрицателен), но три одинаковых диполя, равномерно разнесённые в плоскости, векторно компенсируются: ${\mu }_{\text{net}}=0$. Бора дефицит электронов (нет неподелённых пар), возможна дельокализация плотности, но это не даёт суммарного диполя.
- Вывод: несмотря на полярные связи, молекула в целом неполярна из-за симметрии.
Итог: гибридизация задаёт геометрию (sp → линейно, sp2 → плоско-тригонально, sp3 → тетраэдрически), а полярность — сочетание полярности отдельных связей и симметрии распределения этих связей (векторы диполей либо складываются, либо компенсируются).