Дипольный момент - полярная молекула
Cтраница 1
 |
Дипольные моменты а некоторых полярных молекул ( в D. [1] |
Дипольный момент полярной молекулы может изменять свою величину под действием внешних электрических полей, а также под действием электрических полей других полярных молекул, однако при удалении внешних воздействий дипольный момент принимает прежнюю величину. Некоторые молекулы, неполярные в обычных условиях, могут получать так называемый индуцированный или наведенный дипольный момент, тоже исчезающий при снятии поля. [2]
Дипольный момент полярной молекулы может изменять свою ве - личину под действием внешних электрических полей, а также под действием электрических полей других полярных молекул, однако при удалении внешних воздействий дипольный момент принимает прежнюю величину. Некоторые молекулы, неполярные в обычных условиях, могут получать так называемый индуцированный или наведенный дипольный момент, тоже исчезающий при снятии поля. [3]
Поэтому дипольный момент полярной молекулы устанавливается не вдоль поля, а образует угол О с направлением локального поля. [4]
 |
Схема, поясняющая возникновение дисперсионного взаимодействия молекул. [5] |
Чем больше дипольный момент полярной молекулы, тем больше сила ее электрического поля, тем сильнее под действием этой силы происходит деформация электронного облака молекулы неполярного вещества и, следовательно, больше индуцированный диполь. Сила индукционного взаимодействия обратно пропорциональна г6, поэтому это взаимодействие тоже короткодействующее. Деформация электронных облаков неполярных молекул связана с их внутренним сопротивлением изменению структуры и поэтому практически не зависит от температуры. [6]
Полное выражение для дипольного момента полярной молекулы должно дать не только степень разделения зарядов в молекуле, но также локализацию частичных зарядов. Для того чтобы это сделать, необходимы данные, касающиеся тенденции двух атомов притягивать и удерживать у себя электронные заряды. Неоднократно делались попытки объединить различные свойства атомов, которые, как предполагается, определяют силу стремления атома приобрести заряд от другого атома, связанного с ним, в единую характеристику, известную, как электроотрицательность атома. Разработано несколько методов подхода к этой проблеме, причем полученные результаты обычно хорошо согласуются - весьма счастливое стечение обстоятельств, поскольку трудно себе представить, что электроотрицательность может быть столь по-различному определена в зависимости от разных, произвольно выбранных атомных свойств. Эти методы были разработаны Полингом, Малли-кеном, Сандерсеном, а также Олредом и Роховым. В методе последних двух авторов в качестве исходного атомного свойства рассматриваются атомные радиусы, в то время как шкала Малликена, основанная на средних значениях первых ИП и ЭС элемента, исходит из предположения о том, что сумма этих величин должна отражать как тенденцию атома приобретать электронный заряд, так и его сопротивление тому, чтобы отдавать свой заряд. Обсуждение этих трех подходов можно найти в учебниках по физической химии, но поскольку в настоящей книге всюду будут использоваться величины электро-отрицательностей по Полингу, то желательно несколько подробнее изложить метод их вывода. [7]
При отсутствии внешнего поля дипольные моменты полярных молекул ориентированы совершенно беспорядочно. Следовательно, вектор поляризации, равный векторной сумме дипольных моментов единицы объема диэлектрика, при отсутствии внешнего поля оказывается равным нулю. Если поместить вещество с полярными молекулами в электрическое поле, то молекула должна, во-первых, деформироваться и ее дипольный момент должен измениться; во-вторых, за счет момента сил, который действует на любой диполь в электрическом поле ( § 37.4), молекула должна повернуться так, чтобы ее дипольный момент оказался ориентированным вдоль силовых линий поля. Первый эффект, вызванный деформацией молекул в поле, уже был рассмотрен в предыдущем параграфе. Кроме того, он обычно много слабее второго эффекта, который называется ориентационной поляризуемостью. [8]
При отсутствии внешнего поля дипольные моменты полярных молекул ориентированы совершенно беспорядочно; Следоаатедыют вектор, поляризации, равный векторной сумме дипольных моментов единицы объема диэлектрика, при отсутствии внешнего поля оказывается равным нулю. Если поместить вещество с полярными молекулами в электрическое поле, то молекула должна, во-первых, деформироваться, и ее дипольный момент должен измениться; во-вторых, за счет момента сил, который действует на любой диполь в электрическом поле ( § 37.4), молекула должна повернуться так, чтобы ее дипольный момент оказался ориентированным вдоль силовых линий поля. Первый эффект, вызванный деформацией молекул в поле, уже был рассмотрен в предыдущем параграфе. Кроме того, он обычно много слабее второго эффекта, который называется ориентационной поляризуемостью. [9]
При отсутствии внешнего электрического поля дипольные моменты полярных молекул диэлектрика ориентированы хаотично и их суммарный электрический момент равен нулю. После Того как диэлектрик внесен в электрическое поле, дипольные моменты полярных молекул ориентируются по направлению поля ( тем охотнее, чем выше напряженность поля Е), и суммарный электрический момент диэлектрика становится отличным от нуля. [10]
Поляризация диэлектрика обусловлена преимущественной ориентацией дипольных моментов полярных молекул в направлении поля ( ориентационная, или дипольная поляризация), а также появлением у молекул индуцированных дипольных моментов. [11]
Допустим, что в жидкой фазе некоторые из молекул или же все молекулы полярны, Дипольные моменты полярных молекул могут быть неодинаковы. В ходе теплового движения молекул в объеме V могут возникать анизотропные флуктуации, в результате чего электрический момент М макроскопической области будет отличаться от нуля. [12]
Однако следует иметь в виду, что ни одно из этих уравнений не учитывает всех факторов, влияющих на величину дипольного момента полярной молекулы, окруженной молекулами неполярного растворителя. Кроме того, следует учесть и то обстоятельство, что в ряде случаев поправки на влияние растворителя могут быть сравнимы с экспериментальными ошибками. [13]
 |
Структура и полярность некоторых молекул.| Модель ион-диполъной связи. [14] |
Однако независимо от того, полярна молекула или нет, присутствие иона вызывает появление у нее дипольного момента, который увеличивает дипольный момент полярной молекулы или делает неполярную молекулу полярной. Этот процесс схематически изображен на рис. 8.15. Диполь, вызываемый наличием электрического поля описанным выше образом, называется индуцированным диполем. Заряды на концах диполя не достигают величины полного ионного заряда, и поэтому ион-дипольные взаимодействия, как правило, слабее взаимодействий между ионами в ионном веществе и ковалентных связей. И все же они настолько сильны, что во многих случаях приводят к образованию комплексов с целочисленным соотношением входящих в них частиц. Диполъ-диполъные взаимодействия в общем случае еще слабее, чем ион-дипольные. [15]
Страницы: 1 2