Поняття про діелектричні властивості молекул. Поляризація молекул

У електричному полі іон чи молекула деформуються, тобто. у них відбувається відносне усунення ядер та електронів. Така деформованість іонів та молекул називається поляризованістю. Оскільки найменш міцно в атомі пов'язані електрони зовнішнього шару, вони відчувають зміщення в першу чергу.

Поляризованість аніонів, як правило, значно вища за поляризацію катіонів.

При однаковій структурі електронних оболонок поляризованість іона зменшується в міру збільшення позитивного заряду, наприклад, у рядку:

Для іонів електронних аналогів поляризованість збільшується зі зростанням числа електронних шарів, наприклад: або
.

Поляризуемость молекул визначається поляризуемостью входять до них атомів, геометричної конфігурацією, кількістю і кратністю зв'язків та інших. У цьому випадку про відмінність в поляризованості молекул можна судити з відмінності в поляризованості атомів.

Електричне поле може бути створене зарядженим електродом, так і іоном. Таким чином, іон сам може надавати поляризуючу дію (поляризацію) на інші іони або молекули. Поляризуюча дія іона зростає зі збільшенням його заряду та зменшенням радіусу.

Поляризуюча дія аніонів, як правило, значно менша, ніж поляризуюча дія катіонів. Це більшими розмірами аніонів проти катіонами.

Молекули мають поляризуючу дію в тому випадку, якщо вони полярні; поляризуюча дія тим вища, чим більший дипольний момент молекули.

Поляризуюча здатність збільшується в ряду, т.к. радіуси збільшуються та електричне поле, створюване іоном, зменшується.

Водневий зв'язок

Водневий зв'язок є особливим видом хімічного зв'язку. Відомо, що сполуки водню з електронегативними неметалами, такими як F, О, N, мають аномально високі температури кипіння. Якщо ряду Н 2 Тe – H 2 Se – H 2 S температура кипіння закономірно зменшується, то за переході від H 2 S до Н 2 Про спостерігається різкий стрибок збільшення цієї температури. Така сама картина спостерігається і в ряді галогенводневих кислот. Це свідчить про наявність специфічної взаємодії між молекулами Н2О молекулами HF. Така взаємодія має ускладнювати відрив молекул друг від друга, тобто. зменшувати їх леткість, отже, підвищувати температуру кипіння відповідних речовин. Внаслідок великої різниці в ЕО хімічні зв'язки H-F, H-O, H-N сильно поляризовані. Тому атом водню має позитивний ефективний заряд (δ +), але в атомах F, O і N перебуває надлишок електронної щільності, і вони заряджені негативно ( -). Внаслідок кулонівського тяжіння відбувається взаємодія позитивно зарядженого атома водню однієї молекули з електронегативним атомом іншої молекули. Завдяки цьому молекули притягуються одна до одної (жирними точками позначені водневі зв'язки).

Водневийназивається такий зв'язок, що утворюється за допомогою атома водню, що входить до складу однієї із двох пов'язаних частинок (молекул або іонів). Енергія водневого зв'язку ( 21–29 кДж/моль або 5–7 ккал/моль) приблизно у 10 разів меншеенергії звичайного хімічного зв'язку. Проте водневий зв'язок обумовлює існування в парах димерних молекул (Н 2 О) 2 , (HF) 2 і мурашиної кислоти.

Серед поєднань атомів НF, HO, HN, HCl, HS енергія водневого зв'язку падає. Вона також зменшується з підвищенням температури, тому речовини в пароподібному стані виявляють водневий зв'язок лише незначною мірою; вона характерна для речовин у рідкому та твердому станах. Такі речовини як вода, лід, рідкий аміак, органічні кислоти, спирти та феноли, асоційовані в димери, тримери та полімери. У рідкому стані найбільш стійкі димери.

Рис. 35. Поляризація неполярної молекули в електричному полі

Розглядаючи вище будову полярних і неполярних молекул, ми виходили з того, що ці молекули не діють ззовні ніякі електричні сили. Вплив останніх може істотно змінити внутрішню структуру молекул, отже, та його властивості. Зокрема, під дією зовнішнього електричного поля молекули, які власними силами є неполярними, тимчасово перетворюються на полярні.

Справді, уявімо, що неполярна молекула вміщена між двома пластинками конденсатора (рис. 35). Очевидно, що заряди платівок впливатимуть на розподіл зарядів усередині молекули: позитивно заряджені ядра будутьпритягуватися до негативної платівки, а електрони - до позитивної.

В результаті відбудеться зміщення електронів щодо ядер, і якщо до цього центри тяжкості позитивних та негативних зарядів збігалися, тепер вони розійдуться і молекула стане диполем із певним дипольним моментом. Таке явище називається поляризацією молекули, а диполь, що виник, - наведеним або індукованим. При усуненні зовнішнього поля диполь зникає і молекула знову стає неполярною. Подібно до молекул в електричному полі поляризуються і іони (рис. 36).

Рис. 36. Поляризація іона в електричному полі

Кожен іон несе електричний заряд, унаслідок чого сам одночасно є джерелом електричного поля. Тому в молекулах, що складаються з різноіменно заряджених іонів, останні взаємно поляризують один одного: позитивно заряджений іон відтягує електрони негативно зарядженого іона, одночасно негативний іон відштовхує електрони позитивного іона (рис. 37). Відбувається деформація іонів, тобто зміна будови їх електронних оболонок. Звідси випливає, що структура іонів, пов'язаних у молекулу, має значно відрізнятися від структури вільних іонів.

Поляризуюча дія іона тим сильніша, чим більше його заряд, а при тому самому заряді швидко росте зі зменшенням радіуса іона; деформованість іона, навпаки, при цьому стає меншою. Так як позитивні іони, взагалі кажучи, менші за негативні, при взаємній поляризації двох іонів у межах однієї молекули деформується головним чином негативний іон (рис. 38).

Сильну поляризуючу дію надає позитивний іон водню, що є зовсім позбавленим електронів ядро ​​(протон), що має дуже невеликий радіус. Внаслідок відсутності електронної оболонки протон не відчуває відштовхування від негативних іонів і може наблизитись до них на дуже близьку відстань.

Рис. 37. Схема взаємної поляризації іонів

Викликана цим зближенням деформація негативного іона призводить хіба що до впровадження протона в електронну оболонку негативного іона, т. е. до утворення ковалентного зв'язку.

Вивчення явищ деформації електронних оболонок іонів дало можливість глибше проникнути у будову хімічних сполук та пояснити низку їх фізичних та хімічних властивостей. Так, наприклад, неоднаковою деформацією негативних іонів пояснюється відмінність у дипольних моментах аналогічно побудованих молекул, як, наприклад, НСl, НВr та HJ, нестійкість деяких кислот та солей та ряд інших хімічних явищ. Встановлено також тісний зв'язок між деформацією іонів та забарвленням відповідних солей.

Ви читаєте, стаття на тему Поляризація молекул та іонів

Тепер розглянемо молекулу, що має постійний дипольний момент, наприклад молекулу води. Без електричного поля окремі диполі дивляться у різних напрямах, отже сумарний момент у одиниці обсягу дорівнює нулю. Але якщо прикласти електричне поле, то відразу ж відбуваються дві речі: по-перше, індукується додатковий дипольний момент через сили, що діють на електрони; ця частина призводить до тієї ж електронної поляризуемості, яку ми знайшли для неполярної молекули. При дуже точному дослідженні цей ефект, звичайно, потрібно враховувати, але ми поки що нехтуємо ним. (Його завжди можна додати в кінці.) По-друге, електричне поле прагне побудувати окремі диполі, створюючи результуючий момент в одиниці обсягу. Якби в газі вишикувалися всі диполі, поляризація була б дуже великою, але цього не відбувається. При нормальних температурах і напруженості поля зіткнення молекул за її тепловому русі неможливо їм як слід вишикуватися. Але деяке вибудовування все ж таки відбувається, а звідси і невелика поляризація (фіг. 11.2). Поляризація, що виникає, може бути підрахована методами статистичної механіки, описаними в гол. 40 (вип. 4).

Фігура. 11.2. У газі полярних молекул окремі моменти орієнтовані випадковим чином, середній момент у невеликому обсязі дорівнює нулю (а); під впливом електричного поля у середньому виникає деяке вибудовування молекул (б).

Щоб використовувати цей метод, необхідно знати енергію диполя в електричному полі. Розглянемо диполь з моментом електричному полі (фіг. 11.3). Енергія позитивного заряду дорівнює (1), а енергія негативного є (2). Звідси отримуємо енергію диполя

де - Кут між і . Як і слід було очікувати, енергія стає меншою, коли диполі шикуються вздовж поля. Тепер за допомогою методів статистичної механіки ми з'ясуємо, наскільки сильно вибудовуються диполі. У гол. 40 (вип. 4) ми виявили, що в стані теплової рівноваги відносне число молекул з потенційною енергією пропорційно

де – потенційна енергія як функція становища. Оперуючи тими самими аргументами, можна сказати, що й потенційна енергія як функція кута має вигляд (11.14), число молекул під кутом , що припадає на одиничний тілесний кут, пропорційно .

Фігура 11.3. Енергія диполя в полі дорівнює.

Вважаючи число молекул на одиничний тілесний кут, спрямованих під кутом , рівним , маємо

. (11.16)

Для звичайних температур і полів показник експоненти малий, і розкладаючи експоненту, можна скористатися наближеним виразом

(11.17)

Знайдемо , проінтегрувавши (11.17) по всіх кутках; результат має дорівнювати , тобто. числу молекул в одиниці об'єму. Середнє значення при інтегруванні по всіх кутах є нуль, тому інтеграл дорівнює просто , помноженому на повний тілесний кут . Отримуємо

З (11.17) видно, що вздовж поля () буде орієнтовано більше молекул, ніж проти поля (). Тож у кожному малому обсязі, що містить багато молекул, виникне сумарний дипольний момент на одиницю обсягу, тобто. поляризація. Щоб обчислити, потрібно знати векторну суму всіх молекулярних моментів в одиниці обсягу. Ми знаємо, що результат буде спрямований вздовж, тому потрібно лише підсумувати компоненти в цьому напрямку (компоненти, перпендикулярні, при підсумовуванні дадуть нуль):

Ми можемо оцінити суму, проінтегрувавши кутовий розподіл. Тілесний кут, що відповідає, є; звідси

(11.19)

Підставляючи замість його вираз із (11.17), маємо

,

що легко інтегрується і призводить до наступного результату:

Поляризація пропорційна полю, тому діелектричні властивості будуть звичайні. Крім того, як ми й очікуємо, поляризація обернено пропорційна температурі, тому що при більш високих температурах зіткнення більше руйнують вибудованість. Ця залежність виду називається законом Кюрі. Квадрат постійного моменту з'являється з наступної причини: в даному електричному полі сила, що вибудовує, залежить від , а середній момент, що виникає при вибудовуванні, знову пропорційний . Середній момент, що індукується, пропорційний.

Тепер подивимося, наскільки добре рівняння (11:20) узгоджується з експериментом. Візьмемо водяну пару. Оскільки ми не знаємо, чому одно , то не можемо прямо обчислити і , але рівняння (11.20) передбачає, що повинна змінюватися назад пропорційно температурі, і це слід перевірити..) На фіг. 11.4 ми відклали виміряні значення як функцію. Залежність, що передбачається формулою (11.21), виконується добре.

Фігура 11.4. Виміряні значення діелектричної проникності водяної пари при кількох температурах.

Є ще одна особливість діелектричної проникності полярних молекул – її зміна залежно від частоти зовнішнього поля. Завдяки тому, що молекули мають момент інерції, важким молекулам потрібен певний час, щоб повернутися до поля. Тому, якщо використовувати частоти з верхньої мікрохвильової зони або ще з більш високої, полярний внесок у діелектричну проникність починає спадати, так як молекули не встигають слідувати за полем. На противагу цьому електронна поляризація все ще залишається незмінною аж до оптичних частот, оскільки інерція електронів менша.

ПОЛЯРИЗУВАНІСТЬ

ПОЛЯРИЗУВАНІСТЬ

Атомів, іонів, молекул, здатність цих ч-ц набувати р (див. ДИПОЛЬ) в електрич. Е. Поява р обумовлена ​​зсувом електрич. зарядів в ат. системах під впливом поля Е; такий індукований момент р зникає при вимиканні поля; поняття П. не відносять, зазвичай, до ч-цам, які мають пост. напр. до полярних молекул.

У відносно слабких полях залежність від E лінійна:

де має обсягу, явл. кількостей. мірою П. та зв. також П. Для деяких молекул значення П. може залежати від напрямку Е (анізотропна П.). У сильних полях залежність р(Е) перестає бути лінійною.

У ф-лі (1) Е-електрич. поле у ​​місці знаходження ч-ци, т. е. локальне поле; для ізольованої ч-ци воно збігається із зовніш. полем Євнеш; в рідині або кристалі до Евнеш додається Евнутр, створюване оточуючими ч-цу зарядами ін. ат. ч-ц.

При включенні поля р з'являється миттєво, встановлення т моменту р залежить від природи ч-ц і довкілля. Статич. полю відповідає статич. значення П. У змінному полі Е, напр. що змінюється по гармон. закону, П. залежить від його частоти w і часу встановлення т. При досить низьких w і коротких t момент р встановлюється синфазно зі змінами Е і П. збігається зі статич. П. При дуже високих w і великих t момент р може взагалі виникнути (ч-ца «не відчуває» поля). У проміжних випадках (особливо при w»1/t) спостерігаються явища дисперсії та поглинання.

Розрізняють дек. видів П. Електронна П. обумовлена ​​зсувом в полі Е електронних оболонок щодо ат. ядер; і о н н а я П. (в іонних кристалах) - зі зміщенням у протилежних напрямках різноїменних іонів із положення рівноваги; атомна П. обумовлена ​​усуненням в молекулі атомів різного типу (вона пов'язана з несиметричним розподілом у молекулі електронної щільності). Температурна залежність цих видів П. слабка: зі зростанням темп-ри П. дек. зменшується.

У фізиці тб. і рідких діелектриків під П. розуміють порівн. П. (поляризацію діелектриків Р, розраховану на одну ч-цу і припадає на одиницю напруженості електрич. поля: a = P / EN, де N - число ч-ц в одиницю об'єму). П. полярних діелектриків зв. о р іє н т а ц і о н н о й. Поляризація діелектриків при стрибкоподібних переходах його ч-ц з одного можливого в інше під дією поля Е можна описувати, вводячи релаксаційну П. Характерна особливість цих видів П. їх різка залежність від темп-ри.

Поняття «П.» отримало застосування у фізиці діелектриків, мовляв. фізики та хімії. Для відносно простих систем зв'язок між П. та макроскопіч. хар-ками в-ва описується, напр. для електронної П., Лоренц - Лоренца формулою чи Клаузіуса - Моссотті формулою, і з урахуванням орієнтаційної П.- Ланжевена - Дебая формулою. За допомогою цих і подібних до них ф-л можна експериментально визначати П. Поняття «П.» застосовується для пояснення та дослідження нек-рих оптич. явищ (поляризації світла, розсіювання світла, оптичної активності, комбінаційного розсіювання світла), і навіть міжмолекулярних взаємодій, особливо у системах з багатоатомних молекул (зокрема, білків).

Фізичний енциклопедичний словник. - М: Радянська енциклопедія. . 1983 .

ПОЛЯРИЗУВАНІСТЬ

атомів, іонів і молекул - здатність цих частинок набувати електрич. дипольний момент p . в електрич. поле Е . В електрич. поле заряди, що входять до складу атомів (молекул, іонів), зміщуються один щодо іншого - у частки з'являється індукованість. дипольний момент, який зникає при виключенні поля. Поняття П., як правило, не відносять до частинок, що мають постійний дипольний момент (напр., до полярних молекул). У відносно слабких електрич. полях

коеф. також зв. П., він є її кількостей. мірою (має розмірність обсягу). для атомних систем, напр. деяких молекул, П. може бути анізотропною. У цьому випадку залежність складніша:

де - симетричний 2-го рангу, i,

р(Е) перестає бути лінійною.

Для ізольованої i-ї частки (напр., розрідженого газу) значення напруженості поля (поля в місці знаходження частки) збігається з напруженістю зовніш. поля Для частинок рідини або кристала додається - поле, створюване зарядами ін. частинок, що оточують дану (локальне поле).

При включенні поля момент p . з'являється не миттєво; час встановлення p для кожного типу частинок по-різному в залежності від їх фіз. природи та характеризується часом релаксації

наиб. застосування поняття П. отримало у фізиці діелектриків. Тут воно визначає поляризацію середовища Р,діелектрич. сприйнятливість діелектрич. проникність У найпростішому випадку

(сума береться за всім Nчасткам в одиниці об'єму). Поняття П. використовується у фізиці молекул та фіз. хімії. Результати вимірів Pта оптич. характеристик середовища завжди містять інформацію про П. складових її частинок.

Нагоди статич. поля E відповідає статич. значення П. є однією з важливих індивідуальних характеристик частинок. У перем. поле E (напр., у найпростішому випадку гармонійної залежності E від часу) П. залежить від частоти коливань поля та її зручно подати у вигляді комплексної величини:

Конкретний характер поведінки П. у такому полі залежить насамперед від часу релаксації. При досить низьких частотах і коротких моментах p встановлюється практично синфазно зі зміною поля. При дуже високих або великих моментах p може взагалі виникати; частка "не відчуває" присутності поля, П. відсутня. У проміжних випадках (особливо при ) спостерігаються явища дисперсії та поглинання та залежність носить чітко виражений та іноді дуже складний характер.

Розрізняють такі види П.

Електронна П. обумовлена ​​зміщенням у полі E . електронних оболонок щодо атомних ядер. Величина для атомів та іонів порядку їх обсягу а с. Електронна П. має місце у всіх атомах і атомних системах, але в ряді випадків може маскуватися через малу величину іншими, сильнішими видами П.

Іонна П. в іонних кристалах обумовлена ​​пружним зміщенням у полі Eрізноїменних іонів з їх положень рівноваги в протилежних один до одного напрямах. У найпростішому випадку іонних кристалів типу NaCl величина

де - маси іонів, - їх, -влас. частота пружних коливань іонів кристала (оп-тич. Гілку), - частота зовніш. поля (для статич. поля = 0). Час релаксації (частота релаксації = лежить в ІЧ-області спектра).

Атомна П. молекул обумовлена ​​зміщенням у полі Eатомів різного типу у молекулі (що пов'язані з несиметричним розподілом у молекулі електронної щільності). Цей вид П. зазвичай складає Іноді, атомної П. називають також П., пов'язану зі зміщенням електронів, що забезпечують ковалентні зв'язки в кристалах типу алмазу (Ge, Si). Температурна залежність всіх цих видів П., особливо слабка (зі зростанням ТП. дещо зменшується).

У фізиці діелектриків всі види поляризації пов'язують із тим чи іншим видом П. Крім перелічених тут вводяться та інших. види П., наиб. важливі з них - орієнтаційна та релаксаційна. Характерна особливість цих видів П.- різка залежність від темп-ри, що дозволяє виділити їх за експерим. визначеннях.

Орієнтаційна П. вводиться для полярних діелектриків (газів, рідин), що складаються з молекул з пост. дипольними моментами, а також і для кристалів, в яких брало дипольні можуть повертатися. Якщо діелектрик складається з однакових молекул, які мають пост, дипольний момент р 0 , то орієнтація. П. визначається як порівн. значення поляризації P =віднесене до однієї молекули ( p 0 E i-проекція моменту молекули на напрямок поля Е),тобто.

Орієнтація у полі Eпорушується тепловим рухом, тому сильно залежить від температури:

Релаксаційна П. (теплова;)

вводиться зазвичай для іонних кристалів, де у слабко пов'язаних іонів є два (або більше) рівноважних положення, які в полі Eстають нерівноймовірними, що призводить до появи поляризації середовища проживання і, отже, до можливості запровадити середню (на ) П. Розрахунок (підтверджений досвідом) дає: =де Ь- Відстань між рівноважними положеннями іонів.

Для цих видів П. значення лежать у широкому діапазоні і сильно залежать від темп-ри та інш. умов. У разі змінних полів і залежить від частоти внеш. поля так само, як ін. Види 11. При розгляді поляризації гетерогенних діелектриків поняття П. зазвичай не використовується.

У літературі з фізики діелектриків П. іноді зв. коеф. пропорційності між Pі E (P=E),тобто діелектрич. сприйнятливість.

Для відносно простих систем зв'язок між електронною П. та макроскопіч. характеристиками речовини описується Лоренця- Лоренца формулоюабо Клаузіуса- Моссотті формулою,а з урахуванням - Ланжевепа- Дібаючи формулоюта їх ускладненими модифікаціями. Ці залежності - основа для ексієриму. визначення Іонну П. визначають за ф-лам типу (2). Зіставлення досвідчених і теоретичних. даних для поглинання та дисперсії ел.-магн. хвиль, діелектрич. втрат і т. д. дає інформацію як про П., так і про хід її змін із частотою зовніш. поля. Властивості (і ефекти, в яких брало вони проявляються) багатьох молекул та їх систем (зокрема, анізотропні) часто обумовлені їх П. і П. складових їх частинок. Прикладами таких властивостей та ефектів є і розсіювання (в т.ч. комбінаційне) світла, оптич. , ефект Кер-ра і т. д. Вивчення П. та її теорія тісно пов'язані з дослідженням міжмолекулярних взаємодій, структури молекул, особливо таких складних, як , зокрема білки.

У сильних електрич. полях залежність р(Е)стає нелінійною (див. Нелінійні сприйнятливості).

Фізична енциклопедія. У 5-ти томах. - М: Радянська енциклопедія. Головний редактор А. М. Прохоров. 1988 .

Дивитись що таке "ПОЛЯРИЗУЄМО" в інших словниках:

Поляризованість фізична властивість речовин набувати електричного або магнітного дипольного моменту (поляризації) у зовнішньому електромагнітному полі (див. статтю Поляризація діелектриків). Термін поляризуемость також використовується для ... Вікіпедія

Здатність атомів, іонів та молекул в електричному полі E набувати дипольного моменту p: p =?E. Коефіцієнт пропорційності? також називають поляризацією ... Великий Енциклопедичний словник

поляризованість- Властивість змінювати напруженість електричного поля під впливом прикладеного електричного поля. [Л.М. Невдяєв. Телекомунікаційні технології. Англо-російський тлумачний словник довідник. За редакцією Ю.М. Горностаєва. Москва, 2002]… … Довідник технічного перекладача

Здатність атомів, іонів та молекул в електричному полі Е набувати дипольного моменту р:р = αЕ. Коефіцієнт пропорційності α також називається поляризацією. * * * ПОЛЯРИЗУВАНІСТЬ ПОЛЯРИЗУЄМІСТЬ, здатність атомів, іонів і молекул в… Енциклопедичний словник

поляризованість- poliarizuojamumas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Dydis, apibūdinantis polinių molekulių orientaciją elektriniame lauke. atitikmenys: англ. polarizability vok. Polarisierbarkeit, f rus. поляризуемість, f pranc.

поляризованість- poliarizuojamumas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Medžagos gebėjimas poliarizuotis. atitikmenys: англ. polarizability vok. Polarisierbarkeit, f rus. поляризованість, f pranc. polarisabilité, f … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

ДИПОЛЬНИЙ МОМЕНТ МОЛЕКУЛ

ЕЛЕКТРИЧНІ ТА МАГНІТНІ ВЛАСТИВОСТІ МОЛЕКУЛ

Водневий зв'язок

Водневий зв'язок є проміжним між молекулярними та хімічними силами взаємодії. Цей своєрідний зв'язок встановлюється між водневим атомом, що має відмінні риси від решти атомів. Віддаючи свій електрон освіти зв'язку він залишається як ядра(протона) без електрона, тобто. у вигляді частинки, діаметр якої в тисячі разів менше від діаметрів інших атомів. Крім того, внаслідок відсутності у нього електронів іон Н+ не відчуває відштовхування від електронної оболонки іншого атома, а навпаки, притягується нею. Це дозволяє йому ближче підходити до інших атомів, вступати у взаємодію з їхніми електронами і навіть впроваджуватись у їхні електронні оболонки. Тому в рідинах водневий іон не зберігається у вигляді самостійної частки, а зв'язується із молекулами інших речовин. У воді він зв'язується з молекулами Н 2 О, утворюючи іони гідроксонію Н 3 О + з молекулами аміаку NH 4 + .

Водневий зв'язок є як би другою побічною валентністю водневого атома.

Сила зв'язку 20-30 кдж/моль

Дуже важливу роль водневий зв'язок грає у структурі води та льоду

Довжина зв'язку Н-О ковалентна = 0,99 А °, довжина водневого зв'язку - 1,76 А °.

При плавленні льоду відбувається руйнування водневих зв'язків, а нагріванні відбувається розширення. Руйнування водневих зв'язків призводить до зменшення обсягу і в результаті густина води проходить через максимум при 4°С.

При розбіжності центрів тяжкості електричних зарядів у молекулі з'являються електричні полюси - позитивний і негативний. Такі молекули називаються полярними. Система двох однакових протилежних зарядів називається диполем.

За міру полярності приймається величина дипольного моменту m, який є добутком заряду q на відстань l

По порядку величини дипольний момент дорівнює заряду електрона, помноженому на відстань (10 -10 ел.ст.од. 10 -8 см), що становить 10-18 ел.ст.од.см і дорівнює 1 дебаю.

Якщо молекулі є кілька полярних зв'язків, то сумарний момент дорівнює векторній сумі дипольних моментів окремих зв'язків

Різні зміни, які зазнають молекул під впливом на них зовнішнього електричного поля, називаються поляризацією. Розрізняють орієнтаційну, атомну та електронну поляризації.

Орієнтаційна поляризація представляє орієнтацію полярних молекул у просторі відповідно до напряму зовнішнього електричного поля. Зі підвищенням температури орієнтаційна поляризація зменшується.

Під атомною поляризацією мається на увазі відносне усунення атомів, що входять до складу молекули. Вона характеризує усунення позитивно заряджених ядер щодо негативного полюса.

Під час електронної поляризації відбувається зміщення електронів щодо ядра атома.

Атомна та електронна поляризації від температури не залежать. Суму електронної, атомної та орієнтаційної поляризацій називають загальною або мольною поляризацією.

Р = Р а + Р е + Р ор = Р ор + Р д

Р д = Р а + Р е

Суму атомної та електронної називають деформаційною поляризацією.

При взаємодії молекул з електромагнітними полями, зокрема з видимим світлом (l = 4000-8000 А), атомна та орієнтаційна поляризації не виникають, оскільки атоми не встигають переміщатися з такою самою швидкістю, з якою відбуваються світлові коливання. Електрони реагують на коливання світла. Мольна поляризація при цьому дорівнює лише електронній поляризації і називається мольною рефракцією

Мольна рефракція має адитивні властивості і є характерною константою даної речовини.

Адитивність рефракції використовується з'ясування будови органічних молекул.

R m = å n Ri де n - число атомів

Ri - інкременти мольної рефракції

СН 3 -СН 2 -СООН - пропіонова кислота

R m = 3Rc + 6Rн + Rо-гідрокс + Rо-карбокс =

3×2,418 + 6×1,10 + 1,325 + 2,211 = 17,59 см 3 /г-ат

Досвід дає 17,68 см 3 /г-ат.