Konseptet med dielektriske egenskaper til molekyler. Polarisering av molekyler

I et elektrisk felt deformeres et ion eller molekyl, dvs. i dem er det en relativ forskyvning av kjerner og elektroner. Denne deformerbarheten til ioner og molekyler kalles polariserbarhet. Siden elektronene i det ytre laget er minst tett bundet i atomet, opplever de forskyvning først.

Polariserbarheten til anioner er som regel betydelig høyere enn polariserbarheten til kationer.

Med den samme strukturen til elektroniske skall reduseres polariserbarheten til ionet når den positive ladningen øker, for eksempel i serien:

For ioner av elektroniske analoger øker polariserbarheten med økende antall elektroniske lag, for eksempel: eller
.

Polariserbarheten til molekyler bestemmes av polariserbarheten til deres konstituerende atomer, geometrisk konfigurasjon, antall og mangfold av bindinger, etc. En konklusjon om relativ polariserbarhet er bare mulig for liknende konstruerte molekyler som er forskjellige i ett atom. I dette tilfellet kan forskjellen i polariserbarheten til molekyler bedømmes ved forskjellen i polariserbarheten til atomer.

Et elektrisk felt kan skapes enten av en ladet elektrode eller av et ion. Dermed kan selve ionet ha en polariserende effekt (polarisering) på andre ioner eller molekyler. Den polariserende effekten av et ion øker med økende ladning og avtagende radius.

Den polariserende effekten av anioner er som regel mye mindre enn den polariserende effekten til kationer. Dette forklares av den store størrelsen på anioner sammenlignet med kationer.

Molekyler har en polariserende effekt hvis de er polare; Jo større dipolmomentet til molekylet er, desto høyere polariserende effekt.

Polarisasjonsevnen øker i serien, pga radiene øker og det elektriske feltet som skapes av ionet avtar.

Hydrogenbinding

En hydrogenbinding er en spesiell type kjemisk binding. Det er kjent at hydrogenforbindelser med svært elektronegative ikke-metaller, som F, O, N, har unormalt høye kokepunkter. Hvis i serien H 2 Te – H 2 Se – H 2 S kokepunktet synker naturlig, så når man beveger seg fra H 2 S til H 2 O, er det et kraftig hopp til en økning i denne temperaturen. Det samme bildet er observert i rekken av halogenhydrogensyrer. Dette indikerer tilstedeværelsen av en spesifikk interaksjon mellom H 2 O-molekyler og HF-molekyler. Slik interaksjon bør gjøre det vanskelig for molekyler å skille seg fra hverandre, d.v.s. redusere deres flyktighet, og følgelig øke kokepunktet til de tilsvarende stoffene. På grunn av den store forskjellen i EO er de kjemiske bindingene H–F, H–O, H–N sterkt polariserte. Derfor har hydrogenatomet en positiv effektiv ladning (δ +), og F-, O- og N-atomene har et overskudd av elektrontetthet, og de er negativt ladet ( -). På grunn av Coulomb-attraksjon, samhandler det positivt ladede hydrogenatomet til ett molekyl med det elektronegative atomet til et annet molekyl. På grunn av dette blir molekylene tiltrukket av hverandre (tykke prikker indikerer hydrogenbindinger).

Hydrogen er en binding som dannes gjennom et hydrogenatom som er en del av en av to sammenkoblede partikler (molekyler eller ioner). Hydrogenbindingsenergi ( 21–29 kJ/mol eller 5–7 kcal/mol) ca 10 ganger mindre vanlig energi kjemisk forbindelse. Ikke desto mindre bestemmer hydrogenbindingen eksistensen av dimere molekyler (H 2 O) 2, (HF) 2 og maursyre i par.

I en serie kombinasjoner av atomene HF, HO, HN, HCl, HS avtar energien til hydrogenbindingen. Den avtar også med økende temperatur, så stoffer i damptilstand viser kun i liten grad hydrogenbinding; det er karakteristisk for stoffer i flytende og fast tilstand. Stoffer som vann, is, flytende ammoniakk, organiske syrer, alkoholer og fenoler er assosiert til dimerer, trimerer og polymerer. I flytende tilstand dimerer er de mest stabile.

Ris. 35. Polarisering av et ikke-polart molekyl i et elektrisk felt

Med tanke på strukturen til polare og ikke-polare molekyler ovenfor, tok vi utgangspunkt i det faktum at disse molekylene ikke påvirkes utenfra av evt. elektriske krefter. Påvirkningen av sistnevnte kan betydelig endre den indre strukturen til molekyler, og derfor deres egenskaper. Spesielt under påvirkning av ytre elektrisk felt molekyler som i seg selv er ikke-polare blir midlertidig omdannet til polare.

Faktisk, la oss forestille oss at et ikke-polart molekyl er plassert mellom to plater av en kondensator (fig. 35). Det er åpenbart at ladningene til platene vil påvirke fordelingen av ladninger inne i molekylet: positivt ladede kjerner vilbli tiltrukket av den negative platen, og elektroner til den positive.

Som et resultat vil det være en forskyvning av elektroner i forhold til kjernene, og hvis før dette er tyngdepunktene positive og negative ladninger falt sammen, nå vil de divergere og molekylet vil bli en dipol med et visst dipolmoment. Dette fenomenet kalles polarisering av molekylet, og den resulterende dipolen kalles indusert eller indusert. Når det ytre feltet fjernes, forsvinner dipolen og molekylet blir igjen upolart. I likhet med molekyler er også ioner polarisert i et elektrisk felt (fig. 36).

Ris. 36. Ionepolarisering i et elektrisk felt

Hvert ion bærer en elektrisk ladning, som et resultat av at det selv også er en kilde til et elektrisk felt. Derfor, i molekyler som består av motsatt ladede ioner, polariserer sistnevnte hverandre gjensidig: et positivt ladet ion tiltrekker seg elektroner av et negativt ladet ion, mens et negativt ion frastøter elektroner fra et positivt ion (fig. 37). Ionene deformeres, det vil si at strukturen til deres elektroniske skall endres. Det følger at strukturen til ioner bundet inn i et molekyl må avvike betydelig fra strukturen til frie ioner.

Den polariserende effekten av et ion er sterkere, jo større ladningen er, og for den samme ladningen øker den raskt med avtagende radius til ionet; ionets deformerbarhet blir tvert imot mindre. Siden positive ioner generelt sett er mindre enn negative, når to ioner er gjensidig polarisert innenfor ett molekyl, er det hovedsakelig det negative ionet som deformeres (fig. 38).

En sterk polariserende effekt utøves av det positive hydrogenionet, som er en kjerne (proton) fullstendig blottet for elektroner og har en veldig liten radius. På grunn av fraværet av et elektronskall, opplever ikke protonet frastøting fra negative ioner og kan nærme seg dem på svært nær avstand.

Ris. 37. Skjema for gjensidig polarisering av ioner

Deformasjonen av det negative ionet forårsaket av denne tilnærmingen fører så å si til introduksjonen av et proton i elektronskallet til det negative ionet, dvs. til dannelsen av en kovalent binding.

Studiet av fenomenene deformasjon av elektronskall av ioner gjorde det mulig å trenge dypere inn i strukturen kjemiske forbindelser og forklare en rekke av deres fysiske og kjemiske egenskaper. For eksempel forklarer ulik deformasjon av negative ioner forskjellen i dipolmomenter til lignende konstruerte molekyler, som HCl, HBr og HJ, ustabiliteten til noen syrer og salter og en rekke andre kjemiske fenomener. Også installert nær forbindelse mellom deformasjonen av ioner og fargen på de tilsvarende salter.

Du leser en artikkel om emnet Polarisering av molekyler og ioner

Tenk nå på et molekyl som har et permanent dipolmoment, for eksempel et vannmolekyl. I mangel av et elektrisk felt peker de enkelte dipolene i forskjellige retninger, slik at det totale momentet per volumenhet er null. Men hvis du bruker et elektrisk felt, skjer to ting umiddelbart: For det første induseres et ekstra dipolmoment på grunn av kreftene som virker på elektronene; denne delen resulterer i den samme elektroniske polariserbarheten som vi fant for det upolare molekylet. I en svært nøyaktig studie må denne effekten selvfølgelig tas i betraktning, men vi vil se bort fra den foreløpig. (Det kan alltid legges til på slutten.) For det andre har det elektriske feltet en tendens til å justere individuelle dipoler, og skaper et netto dreiemoment per volumenhet. Hvis alle dipolene var stilt opp i gassen, ville polarisasjonen vært veldig stor, men dette skjer ikke. Ved vanlige temperaturer og feltstyrker tillater ikke kollisjoner mellom molekyler under deres termiske bevegelse dem å stille seg riktig opp. Men en viss justering forekommer fortsatt, og derav en liten polarisering (fig. 11.2). Den resulterende polarisasjonen kan beregnes ved metodene for statistisk mekanikk beskrevet i kap. 40 (utgave 4).

Figur. 11.2. I en gass av polare molekyler er individuelle momenter orientert tilfeldig, gjennomsnittlig øyeblikk i et lite volum er det lik null (a); under påvirkning av et elektrisk felt skjer i gjennomsnitt en viss justering av molekyler (b).

For å bruke denne metoden må du kjenne energien til dipolen i det elektriske feltet. Betrakt en dipol med et moment i et elektrisk felt (fig. 11.3). Energien til en positiv ladning er (1), og energien til en negativ ladning er (2). Herfra får vi dipolenergien

hvor er vinkelen mellom og . Som du forventer, blir energien lavere ettersom dipolene er på linje langs feltet. Nå, ved hjelp av metodene for statistisk mekanikk, vil vi finne ut hvor sterkt dipolene er på linje. I kap. 40 (utgave 4) fant vi at i en tilstand av termisk likevekt er det relative antallet molekyler med potensiell energi proporsjonalt med

hvor er potensiell energi som funksjon av posisjon. Ved å bruke de samme argumentene kan vi si at if potensiell energi som en funksjon av vinkelen har formen (11.14), så er antall molekyler i en vinkel per enhet solid vinkel proporsjonal med .

Figur 11.3. Energien til dipolen i feltet er lik .

Forutsatt antall molekyler per enhet solid vinkel, rettet mot en vinkel lik , har vi

. (11.16)

For vanlige temperaturer og felt er eksponenten liten, og ved utvidelse av eksponenten kan man bruke det omtrentlige uttrykket

(11.17)

La oss finne ved å integrere (11.17) over alle vinkler; resultatet skal være lik , dvs. antall molekyler per volumenhet. Gjennomsnittsverdien når integrert over alle vinkler er null, så integralet er ganske enkelt lik , multiplisert med den totale helvinkelen. Vi får

Fra (11.17) er det klart at flere molekyler vil orienteres langs feltet () enn mot feltet (). Derfor, i ethvert lite volum som inneholder mange molekyler, vil det oppstå et totalt dipolmoment per volumenhet, dvs. polarisering For å beregne må du vite vektorsummen av alle molekylære momenter per volumenhet. Vi vet at resultatet vil bli rettet langs , så vi trenger bare å summere komponentene i den retningen (komponenter vinkelrett på vil summere til null):

Vi kan estimere summen ved å integrere over vinkelfordelingen. Hele vinkelen som tilsvarer er ; herfra

(11.19)

Ved å erstatte uttrykket fra (11.17) i stedet har vi

som enkelt integreres og fører til følgende resultat:

Polarisering er proporsjonal med feltet, så de dielektriske egenskapene vil være normale. Dessuten, som vi forventer, er polarisering omvendt proporsjonal med temperaturen, fordi kollisjoner ved høyere temperaturer forstyrrer justeringen mer. Denne typen avhengighet kalles Curies lov. Torget konstant dreiemoment vises av følgende grunn: i et gitt elektrisk felt avhenger innrettingskraften av, og det gjennomsnittlige dreiemomentet som oppstår under innrettingen er igjen proporsjonalt med. Det gjennomsnittlige induserte dreiemomentet er proporsjonalt med .

La oss nå se hvor godt ligning (11.20) stemmer overens med eksperimentet. La oss ta vanndamp. Siden vi ikke vet hva som er lik, kan vi ikke direkte beregne og, men ligning (11.20) forutsier at det bør variere omvendt med temperaturen, og vi bør sjekke dette..) I fig. 11.4 plottet vi de målte verdiene som en funksjon. Avhengigheten forutsagt av formel (11.21) er oppfylt godt.

Figur 11.4. Målte dielektriske konstanter for vanndamp ved flere temperaturer.

Det er et annet trekk ved den dielektriske konstanten til polare molekyler - dens endring avhengig av frekvensen til det ytre feltet. På grunn av det faktum at molekyler har et treghetsmoment, krever tunge molekyler en viss tid på å snu i retning av feltet. Derfor, hvis vi bruker frekvenser fra den øvre mikrobølgesonen eller fra en enda høyere, vil det polare bidraget til dielektrisk konstant begynner å avta, siden molekylene ikke har tid til å følge feltet. Derimot forblir den elektroniske polariserbarheten uendret opp til optiske frekvenser, siden tregheten til elektronene er mindre.

POLARISERBARHET

Atomer, ioner, molekyler, disse partiklenes evne til å erverve p (se DIPOL) i elektrisk. E. Utseendet til p skyldes forskyvning av elektrisk. lader inn kl. systemer under påvirkning av felt E; et slikt indusert dreiemoment p forsvinner når feltet slås av; begrepet P. tilskrives som regel ikke medlemmer som har en post. dipolmoment, for eksempel. til polare molekyler.

I relativt svake felt er avhengigheten av p på E lineær:

hvor a har volum, yavl. mengde måle P. og ringte. også P. For visse molekyler kan verdien av P. avhenge av retningen til E (anisotropisk P.). I sterke felt avhengigheten p(E) slutter å være lineær.

I f-le (1) E- elektrisk. felt på stedet for h-tsy, dvs. lokalt felt; for en isolert del faller den sammen med den ytre. felt Evnesh; i en væske eller krystall blir Evnur lagt til Evnesh, skapt av de omkringliggende ladningene til andre kl. tsk.

Når feltet er slått på, vises ikke p umiddelbart; etableringen av øyeblikket p avhenger av natur h-ts Og miljø. Statisk Feltet tilsvarer statisk. verdi P. I variabelfeltet E, for eksempel. endres harmonisk lov, avhenger P. av dens frekvens w og etableringstiden t. Ved tilstrekkelig lav w og kort t, er momentet p etablert i fase med endringer i E og P. sammenfallende med det statiske. P. Ved veldig høy w og stor t kan det hende at øyeblikket p ikke oppstår i det hele tatt (personen «føler» ikke feltet). I mellomliggende tilfeller (spesielt ved w»1/t) observeres fenomenene dispersjon og absorpsjon.

Det er flere. typer P. ELEKTRONISK P. er forårsaket av en forskyvning i E-feltet av elektroniske skall i forhold til at. kjerner; og omtrent n og I P. (i ioniske krystaller) - med en forskyvning i motsatte retninger av motsatte ioner fra likevektsposisjonen; atom P. er forårsaket av forskyvning av atomer i molekylet forskjellige typer(det er assosiert med den asymmetriske fordelingen av elektrontetthet i molekylet). Temperaturavhengigheten til disse typene P. er svak: med økende temperatur P. flere. avtar.

I fysikk-TV. og flytende dielektrikum, P. forstås som jfr. P. (polarisering av dielektrikum P, beregnet for én time og per enhet elektrisk feltstyrke: a=P/EN, hvor N - antall timer per volumenhet). P. polare dielektriske kalles. o r i e n t a t i o n . Polarisasjonen av dielektrikum under brå overganger av dens del-c fra en mulig til en annen under påvirkning av feltet E kan beskrives ved å introdusere en avslapning P. Trekk av disse typene P. - deres skarpe avhengighet av temperatur.

Konseptet "P." har blitt brukt i fysikken til dielektrikk, sier de. fysikk og kjemi. For relativt enkle systemer sammenheng mellom P. og makroskopisk. har-kamien på øya er beskrevet, for eksempel. for elektronisk P., Lorentz - Lorentz formel eller Clausius - Mossotti formel, og tar hensyn til orienteringen P. - Langevin - Debye formel. Ved hjelp av disse og lignende f-l er det mulig å eksperimentelt bestemme P. Konseptet "P." brukes til å forklare og studere visse optiske vitenskaper. fenomener (lyspolarisering, lysspredning, optisk aktivitet, Raman-spredning), så vel som intermolekylære interaksjoner, spesielt i systemer med polyatomiske molekyler (spesielt proteiner).

Fysisk encyklopedisk ordbok. - M.: Sovjetisk leksikon. . 1983 .

POLARISERBARHET

atomer, ioner og molekyler - disse partiklenes evne til å tilegne seg elektrisitet. dipolmoment s . i elektrisk felt E . I elektrisk felt, er ladningene som utgjør atomene (molekyler, ioner) fortrengt i forhold til hverandre - partikkelen vises induktorer. dipolmoment, som forsvinner når feltet slås av. Begrepet polaritet gjelder som regel ikke partikler som har et permanent dipolmoment (for eksempel polare molekyler). I relativt svak elektrisk Enger

koeffisient også kalt P., han er dens mengde. mål (har dimensjonen volum). For atomsystemer, f.eks. av visse molekyler kan P. være anisotropisk. I dette tilfellet er avhengigheten mer kompleks:

hvor er symmetrisk rang 2, Jeg,

p(E) slutter å være lineær.

For isolerte Jeg partikkelen (for eksempel en foreldet gass), sammenfaller verdien av feltstyrken (feltet ved partikkelens plassering) med den ytre styrken. felter For partikler av væske eller krystall legges et felt til skapt av avgifter andre partikler som omgir den gitte (lokalt felt).

Når feltet er slått på, øyeblikket s . vises ikke umiddelbart; oppgjørstid s for hver type partikkel er forskjellig avhengig av deres fysiske. natur og er preget av avslapningstid

Naib. Konseptet P. ble brukt i fysikken til dielektrikk. Her bestemmer den polarisasjonen til mediet R, dielektrisk dielektrisk følsomhet permeabilitet I det enkleste tilfellet

(beløpet er tatt for alle N partikler per volumenhet). Begrepet P. brukes i molekylær fysikk og fysisk vitenskap. kjemi. Måleresultater P og optisk egenskaper til et medium inneholder alltid informasjon om egenskapene til dets bestanddeler.

Ved statisk Enger E statiske svar. P-verdi, som er en av de viktige individuelle egenskapene til partikler. I AC felt E (for eksempel, i det enkleste tilfellet, harmoniske avhengigheter E avhengig av tid) P. avhenger av frekvensen av feltoscillasjoner, og det er praktisk å representere det i form av en kompleks mengde:

Den spesifikke karakteren til P.s oppførsel i et slikt felt avhenger først og fremst av avspenningstiden. Ved tilstrekkelig lave frekvenser og korte øyeblikk s etableres nærmest i fase med feltskiftet. Ved svært høyt eller stort dreiemoment s forekommer kanskje ikke i det hele tatt; partikkelen "føler ikke" tilstedeværelsen av feltet, P. er fraværende. I mellomliggende tilfeller (spesielt ved ) observeres fenomenene spredning og absorpsjon og avhengigheten er tydelig uttrykt og noen ganger svært kompleks.

Skille følgende typer P.

Elektronisk P. er forårsaket av en forskyvning i feltet E . elektronskall i forhold til atomkjerner. Verdien for atomer og ioner er i størrelsesorden deres volum som. Elektronisk porøsitet forekommer i alle atomer og atomsystemer, men i noen tilfeller kan den maskeres på grunn av sin lille verdi av andre, flere sterke arter P.

Ionisk P. i ioniske krystaller er forårsaket av elastisk forskyvning i feltet E motsatte ioner fra deres likevektsposisjoner i motsatte retninger av hverandre. I det enkleste tilfellet med ioniske krystaller som NaCl, verdien

hvor er massene av ioner, - deres, -riktige. Frekvens elastiske vibrasjoner ioner av krystallen (optisk gren), - ekstern frekvens. felt (for statisk felt = 0). Avspenningstid s (avspenningsfrekvens = ligger i IR-området av spekteret).

Atomforskyvning av molekyler skyldes forskyvning i feltet E atomer av forskjellige typer i molekylet (som skyldes den asymmetriske fordelingen av elektrontetthet i molekylet). Denne typen P. utgjør vanligvis. Noen ganger kalles atom P. også P. assosiert med forskyvning av elektroner som gir kovalente bindinger i diamanttypekrystaller (Ge, Si). Temperaturavhengigheten til alle disse typene P. er spesielt svak (med økende T P. avtar noe).

I fysikken til dielektrikum er alle typer polarisering assosiert med en eller annen type polarisering.I tillegg til de som er oppført her, introduseres andre typer polarisering, spesielt. viktig av dem er orientering og avslapning. Et karakteristisk trekk ved disse typer P. er en skarp avhengighet av temperatur, noe som gjør det mulig å skille dem under eksperimenter. definisjoner

Orientering P. er introdusert for polare dielektriske stoffer (gasser, væsker) som består av molekyler med en konstant. dipolmomenter, samt for krystaller, der dipolmomentene kan rotere. Hvis dielektrikumet består av identiske molekyler med et post, dipolmoment R 0, deretter orientere. P. er definert som jfr. polarisasjonsverdi P= tilordnet ett molekyl ( p 0 E i-projeksjon av momentet til molekylet på retningen av feltet E), dvs.

Feltorientering E forstyrres av termisk bevegelse, derfor avhenger det sterkt av temperaturen:

Avslapping P. (termisk;)

er vanligvis introdusert for ioniske krystaller, hvor svakt bundne ioner har to (eller flere) likevektsposisjoner, som i feltet E bli ulikt sannsynlig, noe som fører til at det oppstår polarisering av mediet og følgelig til muligheten for å innføre et gjennomsnitt (at) P. Beregningen (bekreftet av erfaring) gir: = hvor b- avstanden mellom likevektsposisjonene til ionene.

For disse typene P. ligger verdiene i et bredt område og avhenger sterkt av temperaturen og andre ytre forhold. forhold. Ved vekselfelt og avhengig av ekstern frekvens. felt på samme måte som andre typer 11. Når man vurderer polarisering av heterogen dielektrikum, brukes vanligvis ikke begrepet polarisering.

I litteraturen om dielektrisk fysikk kalles P. noen ganger. koeffisient proporsjonalitet mellom P Og E(P=E), dvs. dielektrisk. mottakelighet.

For relativt enkle systemer, sammenhengen mellom elektroniske og makroskopiske systemer. egenskapene til stoffet er beskrevet Lorenz- Lorentz formel eller Clausius- Mossotti formel, og tar hensyn til - Langevep- Debye formel og deres kompliserte modifikasjoner. Disse avhengighetene er grunnlaget for exierim. definisjoner Ionic P. bestemmes av formler av type (2). Sammenligning av eksperimentell og teoretisk. data for absorpsjon og spredning av el.-magn. bølger, dielektriske tap osv. gir informasjon både om P. og om forløpet av dens endringer med ekstern frekvens. Enger. Egenskapene (og effektene de manifesterer seg i) til mange molekyler og deres systemer (spesielt anisotrope) bestemmes ofte av deres egenskaper og egenskapene til deres bestanddeler. Eksempler på slike egenskaper og effekter er spredning (inkludert Raman) av lys, optisk. , Kerr-effekten, etc. Studiet av P. og dens teori er nært knyttet til studiet av intermolekylære interaksjoner og strukturen til molekyler, spesielt komplekse molekyler som proteiner.

I sterk elektrisk avhengighetsfelt p(E)blir ikke-lineær (se. Ikke-lineær følsomhet).

Fysisk leksikon. I 5 bind. - M.: Sovjetisk leksikon. Ansvarlig redaktør A. M. Prokhorov. 1988 .

Se hva "POLARIZABILITY" er i andre ordbøker:

Polariserbarhet fysisk eiendom stoffer får et elektrisk eller magnetisk dipolmoment (polarisering) i et eksternt elektromagnetisk felt (se artikkelen Polarization of dielectrics). Begrepet polariserbarhet brukes også for... ... Wikipedia

Evnen til atomer, ioner og molekyler i et elektrisk felt E til å tilegne seg et dipolmoment p: p =?E. Proporsjonalitetsfaktor? også kalt polariserbarhet... Stor encyklopedisk ordbok

polariserbarhet- Egenskapen til å endre den elektriske feltstyrken under påvirkning av et påført elektrisk felt. [L.M. Nevdyaev. Telekommunikasjonsteknologier. engelsk russisk Ordbok katalog. Redigert av Yu.M. Gornostaeva. Moskva, 2002] … … Teknisk oversetterveiledning

Evnen til atomer, ioner og molekyler i et elektrisk felt E til å tilegne seg et dipolmoment p:p = αE. Proporsjonalitetskoeffisienten α kalles også polariserbarhet. * * * POLARISERBARHET POLARISERBARHET, evnen til atomer, ioner og molekyler til å... ... encyklopedisk ordbok

polariserbarhet- poliarizuojamumas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Dydis, apibūdinantis polinių molekulių orientaciją elektriniame lauke. atitikmenys: engl. polariserbarhet vok. Polarisierbarkeit, f rus. polariserbarhet, f pranc.… …

polariserbarhet- poliarizuojamumas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Medžiagos gebėjimas poliarizuotis. atitikmenys: engl. polariserbarhet vok. Polarisierbarkeit, f rus. polariserbarhet, f pranc. polarisering, f... Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

DIPOLE MOMENT AV MOLEKYLER

ELEKTRISKE OG MAGNETISKE EGENSKAPER TIL MOLEKYLER

HYDROGENBINDING

Hydrogenbinding er mellomliggende mellom molekylær og kjemiske krefter interaksjoner. Denne særegne bindingen etableres mellom et hydrogenatom som har særegne trekk fra alle andre atomer. Ved å gi fra seg elektronet sitt for å danne en binding, forblir det i form av en kjerne (proton) uten elektron, dvs. i form av en partikkel hvis diameter er tusenvis av ganger mindre enn diameteren til andre atomer. I tillegg, på grunn av fraværet av elektroner, opplever ikke H + ion frastøtning fra elektronskallet til et annet atom, men tiltrekkes heller av det. Dette gjør at den kan komme nærmere andre atomer, samhandle med elektronene deres og til og med trenge inn i dem. elektroniske skall. Derfor, i væsker, lagres ikke hydrogenionen som en uavhengig partikkel, men er assosiert med molekyler av andre stoffer. I vann binder det seg med H 2 O-molekyler, og danner hydroniumioner H 3 O +, med ammoniakkmolekyler NH 4+.

En hydrogenbinding er som en andre sekundær valens av et hydrogenatom.

Bindestyrke ¸ 20-30 kJ/mol

Veldig viktig rolle Hydrogenbinding spiller i strukturen til vann og is

Lengde N-O tilkoblinger kovalent = 0,99 A°, hydrogenbindingslengde - 1,76 A°.

Når isen smelter, skjer det ødeleggelse hydrogenbindinger, og ved oppvarming skjer ekspansjon. Ødeleggelsen av hydrogenbindinger fører til en reduksjon i volum, og som et resultat passerer vanntettheten maksimalt ved 4 °C.

Når tyngdepunktene til elektriske ladninger i et molekyl ikke faller sammen, oppstår elektriske poler - positive og negative. Slike molekyler kalles polare. Et system med to identiske motsatte ladninger kalles en dipol.

Polaritetsmålet er dipolmomentet m, som er produktet av ladning q og avstand l

I størrelsesorden er dipolmomentet lik ladningen til elektronet multiplisert med avstanden (10 -10 el.st.u.´ 10 -8 cm), som er 10-18 el.st.u.cm og tilsvarer 1 Debye.

Hvis et molekyl har flere polare bindinger, da er det totale momentet lik vektorsummen av dipolmomentene til de individuelle bindingene

De ulike endringene som molekyler gjennomgår når de utsettes for et eksternt elektrisk felt kalles polarisering. Det er orienterings-, atom- og elektroniske polarisasjoner.

Orienteringspolarisering representerer orienteringen av polare molekyler i rommet i henhold til retningen til det eksterne elektriske feltet. Med økende temperatur avtar orienteringspolarisasjonen.

Atompolarisering refererer til den relative forskyvningen av atomene som utgjør et molekyl. Det karakteriserer forskyvningen av positivt ladede kjerner i forhold til den negative polen.

Med elektronisk polarisering forskyves elektroner i forhold til kjernen til et atom.

Atomiske og elektroniske polarisasjoner er ikke avhengig av temperatur. Summen av elektroniske, atomære og orienterende polarisasjoner kalles total eller molar polarisering.

R = Ra + R e + R eller = R eller + R d

Rd = Ra + R e

Summen av atom- og elektronpolarisering kalles deformasjonspolarisering.

Når molekyler samhandler med elektromagnetiske felt, spesielt med synlig lys (l = 4000-8000 A), oppstår ikke atom- og orienteringspolarisasjoner, siden atomene ikke har tid til å bevege seg med samme hastighet som lysvibrasjoner. Elektroner reagerer på lysvibrasjoner. Molar polarisering er bare lik elektronisk polarisering og kalles molar refraksjon

Molar refraksjon har additive egenskaper og er en karakteristisk konstant for et gitt stoff.

Refraktiv additivitet brukes til å belyse strukturen til organiske molekyler.

R m = å n Ri , hvor n er antall atomer

Ri - molare brytningsinkrementer

CH 3 -CH 2 -COOH - propionsyre

Rm = 3Rc + 6Rn + Ro-hydroks + Ro-karboks =

3×2,418 + 6×1,10 + 1,325 + 2,211 = 17,59 cm 3 /g-at

Forsøket gir 17,68 cm 3 /g-at.