Диполь молекулярный

д

ДИПОЛЬ МОЛЕКУЛЯРНЫЙ. Всякая частица вещества всегда состоит из некоторого числа разноименных электрических зарядов. Если в сумме эти заряды дают либо положительный, либо отрицательный заряд, то имеется наэлектризованная частица, называемая ионом. Если же частица, например, молекула, электронейтральна, то центры масс всех положительных и всех отрицательных зарядов могут не совпадать. Если расстояние между этими центрами равно d (плечо диполя), а сумма положительных зарядов (равная сумме отрицательных) равна е, то

Dipol molek 1

будет величиной электрического дипольного момента. Дебай и Дж. Дж. Томсон предложили разделять молекулы на дипольные, или полярные, обладающие б. или м. значительным готовым дипольным моментом, т. е. диполи в отсутствии внешнего электрического поля, и на неполярные (для них μ = 0). К полярным относятся молекулы, построенные несимметрично из химически активных (а) и неактивных (b) групп по схеме [а—b]:

Dipol molek 2

органические вещества, содержащие углеводородную цепь или ядро, к одной стороне которых присоединены «полярные группы»

Dipol molek 3

и другие, например:

Dipol molek 4

Такие вещества имеют весьма высокую диэлектрическую постоянную (ε), например:

Dipol molek 5

резко убывающую с температурой (Т): «молярная поляризация»

Dipol molek 6

где М - молекулярный вес, В - плотность, а а и b - постоянные, причем

Dipol molek 7

(N - число Авогадро, k = R/N - постоянная Больцмана и μ - момент диполя); при этом а висит от возможного смещения зарядов в молекуле под действием внешнего электрического поля. Очевидно, что величину момента диполя можно определить из экспериментальных данных для изменения диэлектрической постоянной с Т. Т. о., получены значения:

Dipol molek 8

Порядок этих величин совпадает с вычисленными значениями: если принять заряд электрона е = 4,77·10–10 (в электростатических абсолютных единицах), а диаметр молекулы d ≈ 10–8 см, то μ ≈ 5·10–18. У неполярных веществ μ = 0 или близко к 0. Их диэлектрическая постоянная практически не изменяется с Т (b = 0). В молекулах таких веществ или нет вовсе полярных групп (углеводороды) или полярные группы расположены симметрично и не образуют диполей. Так, для окиси углерода μСО = 0,12·10–18; для CH32 (полярно) ε = 56, для симметричного же тетранитрометана C(NО2)4 ε = 2,1, т. е. имеет то же значение, что для всех неполярных углеводородов (ε ≈ 2). Внешние электрические поля, смещая заряды в молекуле («поляризуя» молекулу), увеличивают момент диполя или создают его, когда он ранее отсутствовал. В первом приближении диполи иногда можно считать жесткими, недеформирующимися под действием внешнего поля.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 6 - 1929 г.