O moleculă (atom, ion) este format din neutru și pozitiv și negativ particule încărcate. Există două tipuri de particule - cu o distribuție simetrică de încărcare (H2 CH4 C6 H6, etc ....) Și asimetric (HX, CH3 X, C6 H5 X: X - un halogen, etc.). Este molecule nepolare și polare. molecula polară este, de asemenea, cunoscut sub numele de dipol sau molecula dipol.
Dipolul molecula diatomic la unul dintre atomii un exces de negativ, iar celălalt - cum ar fi un exces de sarcini pozitive. taxa net este zero. În moleculele poliatomice există unele zone cu un exces de sarcini pozitive și negative. Cu toate acestea, vă puteți imagina două sarcini centrale.
(. Cl × m) momentul dipolar este taxa de produs (Cl.) O distanță între încărcări (m.):
Momentul dipol trebuie considerat ca un vector dirijat la un rezultat negativ la o sarcină pozitivă (în chimie, de obicei, să ia direcția opusă). Dacă molecula este compus dintr-o pluralitate de atomi, momentul său dipol este definit ca suma vectorială:
În condiții normale, momentele de dipol ale moleculelor sunt orientate aleatoriu în materialul și compensează reciproc.
Când introducerea substanței într-un câmp electric (generat de un condensator sau o moleculă polară, ioni etc.), moleculele polare tind să se orienteze pe direcția câmpului. Rezumat dipole moment de molecule în acest caz> 0, se numește orientare momentul dipolar.
Atunci când introduc molecule atât polare și nepolare în câmpul electric taxele decalat în raport cu un altul, ceea ce creează induse (induse) momentul de dipol. Este numit momentul de deformare dipol.
Apariție a momentului de dipol de molecule ale unei substanțe cu un câmp electric de polarizare este respectivul compus. Este suma tulpinii și orientarea momentului de dipol al moleculelor.
Deformarea polarizare a moleculelor proporțională cu intensitatea câmpului (. V / m). Rezultată a indus momentul de dipol, care este asociat cu valoarea relației:
în care factorul de proporționalitate (m. 3) se numește polarizabilitatea deformare a moleculei. Deformarea polarizabilitatea a moleculei este suma electronului și contribuțiile atomice:
deplasarea cauzată pozițiile de echilibru sub influența unui câmp electric extern de atomi și electroni. Cu cât sunt mai îndepărtate electronii exterioare ale moleculei (sau atom) de nuclee, mai mare polarizabilitatea electronic. nucleele atomice, decalate grele comparativ cu electroni este mic și este de la circa 5 până la 10%.
Orientarea compus polarizare - molecule polare într-un câmp electric orientat de-a lungul liniilor de câmp, rezultând într-un efort de a face poziția cea mai stabilă care corespunde cu energia potențială minimă. Acest fenomen se numește polarizare orientational și polarizabilitatea echivalentă cu creșterea cantității. numita orientare polarizabilitatea:
unde k - este constanta Boltzmann, J / K;
T - temperatura absolută, K.
Orientarea polarizabilitatea este de obicei mult mai mare decât polarizabilitatea deformare. Din ecuația (43), care scade odată cu creșterea temperaturii, deoarece mișcarea termică previne orientarea moleculară.
polarizabilitatea completă a moleculei este suma a trei valori:
Polarizabilitatea are volumul dimensiune și este exprimată în m 3.
(. Mole polarizare m3 / mol) agenți de polarizare completă este legată de permitivitatea relativă a substanței ecuației Debye:
în care: - masa molară a substanței în g / mol;
- densitatea, g / m 3;
- constanta relativa dielectrică a mediului.
polarizare completă se observă doar într-un câmp static și în domeniul de frecvență joasă. Câmpul de înaltă frecvență pentru a orienta dipoli nu sunt în timp. De aceea, de exemplu, în câmpul cu infraroșu apare electroni și polarizarea nucleară și radiații vizibile în domeniu - numai polarizarea electronică, deoarece numai cea mai ușoară mișcare a particulelor, datorită frecvenței mare a câmpului oscilație - electroni. Pentru substanțele nepolare orientarea polarizare este zero.
Teoria lui Maxwell electromagnetice pentru substanțele nepolare transparente conduce la relația:
unde - indicele de refracție (pentru substanțele polare). Substituind în ecuația (45), ecuația (46) și presupunând că. obținem:
Valoarea se numește refracție moleculară a substanței.
Din ecuația (47) rezultă că amplitudinea R. determinat de indicele de refracție al unei substanțe este o măsură a polarizabilitatea electronice a moleculelor sale. În general, indicele de refracție n depinde de lungimea de undă și egalitate este strict valabilă pentru l = ¥. Extrapolarea n la n ¥, de obicei, realizată prin formula Cauchy:
Constantele b și n ¥ determinate prin măsurarea la doi n l diferite, de exemplu Lf și lc linii spectrale de hidrogen. În cele mai multe cazuri, nu determină ¥ R. și RD. nD pentru măsurarea liniei de sodiu D galben.
Investigațiile fizico-chimice sunt de asemenea refracție specifice:
Refracția are volumul dimensiune, se face referire la anumite porțiuni ale substanței:
refracție specifică - (cm3 / g);
molecular - (cm3 / mol).
Molecule foarte aproximativ poate fi privită ca o sferă a rM raza efectivă cu o suprafață conductoare. În acest caz:
Apoi, din ecuațiile (47, 50), obținem:
Astfel, refracția moleculară egală cu volumul propriu moleculele sale substanță NA.
R »substanțe nepolare. pentru substanțele polare la o valoare mai mică decât R polarizare orientational.
După cum rezultă din ecuația (47), refracția moleculară este determinată numai de polarizabilitatea și, prin urmare, independent de temperatura și starea fizică a materiei. Astfel, refractie este o constantă caracteristică a substanței.