Elektryczny moment dipolowy

Elektryczny moment dipolowy – wektorowa wielkość fizyczna charakteryzująca dipol elektryczny. Dipol jest układem dwóch ładunków o tych samych wartościach bezwzględnych, ale przeciwnych znakach. Elektryczny moment dipolowy p dwóch punktowych ładunków o jednakowych wartościach $q$ i przeciwnych znakach jest równy iloczynowi odległości między nimi i wartości ładunku dodatniego^[1]:

Wektor

{\vec {p}}

\mathbf {p} =q\mathbf {d} ,

gdzie wektor d ma kierunek prostej łączącej ładunki i zwrot od ładunku ujemnego do dodatniego^[2]^[3].

Elektryczny moment dipolowy można przyporządkować każdemu neutralnemu układowi wielu ładunków w przestrzeni (tzn. układowi, którego ładunek wypadkowy jest zerowy: $\Sigma _{i}\ q_{i}=0$ ). Momentem dipolowym takiego układu jest wektor:

\mathbf {p} =\Sigma _{i}\ q_{i}\mathbf {r} _{i},

gdzie:

\mathbf {r} _{i}

jest wektorem położenia ładunku

q_{i}.

Gdy dipol o momencie dipolowym p znajduje się w polu elektrycznym o natężeniu E, to działa na niego moment siły M:

\mathbf {M} =\mathbf {p} \times \mathbf {E} .

Moment dipolowy jest drugim (po całkowitym ładunku układu) wyrazem w szeregu multipolowym.

Jednostką elektrycznego momentu dipolowego w układzie SI jest C·m. Do opisu momentów dipolowych cząsteczek w fizyce atomowej i chemii stosuje się także jednostkę debaj (D).

Elektryczny moment dipolowy cząsteczek chemicznych

Moment dipolowy cząsteczki H₂O.
−δ: ładunek ujemny
+δ: ładunek dodatni
p: moment dipolowy

Fotoizomeryzacja azobenzenu.
Moment dipolowy izomeru trans: 0 D
Moment dipolowy izomeru cis: 3 D^[4]

Cząsteczki chemiczne mają niezerowe momenty dipolowe, jeśli atomy o różnych elektroujemnościach są w nich rozmieszczone nierównomiernie^[5].

Elektryczne momenty dipolowe wybranych cząsteczek chemicznych^[6]
Cząsteczka	Moment dipolowy D	Moment dipolowy 10⁻³⁰ C·m
CO	0,11	0,37
HI	0,45	1,50
HBr	0,83	2,76
H₂S	0,98	3,24
PF₃	1,03	3,42
HCl	1,11	3,70
NH₃	1,47	4,91
HF	1,83	6,09
H₂O	1,85	6,15
AgI	4,55	15,18
NaI	9,24	30,82
RbI	ok. 11,5	ok. 38,4

Przykłady związków chemicznych o zerowym momencie dipolowym:

dwutlenek węgla CO₂
dwusiarczek węgla CS₂
metan CH₄
czterochlorek węgla CCl₄
cyjan C₂N₂
podtlenek węgla C₃O₂
heksafluorek siarki SF₆
benzen C₆H₆
hydrochinon C₆H₄(OH)₂
kwas tereftalowy C₆H₄(COOH)₂
tetratlenek diazotu N₂O₄
dimetyloglioksym

Zobacz też

Przypisy

↑ David Halliday, Robert Resnick: Podstawy fizyki. T. 2. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1994. ISBN 83-01-09324-2.
↑ electric dipole moment, ''p'', [w:] A.D.A.D. McNaught A.D.A.D., A.A. Wilkinson A.A., Compendium of Chemical Terminology (Gold Book), S.J. Chalk (akt.), International Union of Pure and Applied Chemistry, wyd. 2, Oxford: Blackwell Scientific Publications, 1997, DOI: 10.1351/goldbook.E01929, ISBN 0-9678550-9-8 (ang.).
↑ Dipolowy moment elektryczny, [w:] Encyklopedia PWN [online], Wydawnictwo Naukowe PWN [dostęp 2021-07-22] .
↑ G.S. Hartley, R.J.W. Le Fèvre. The dipole moments of cis- and trans-azobenzenes and of some related compounds. „J. Chem. Soc.”, s. 531–535, 1939. DOI: 10.1039/JR9390000531.
↑ dipol elektryczny. W: Encyklopedia techniki. Chemia. Warszawa: WNT, 1965.
↑ CRC Handbook of Chemistry and Physics. Wyd. 91. Boca Raton: CRC Press, 2011, s. 9–52 do 9–57.

[D_Halliday_R_Resnick1994-1] David Halliday, Robert Resnick: Podstawy fizyki. T. 2. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1994. ISBN 83-01-09324-2.

[GoldBook-2] electric dipole moment, ''p'', [w:] A.D.A.D. McNaught A.D.A.D., A.A. Wilkinson A.A., Compendium of Chemical Terminology (Gold Book), S.J. Chalk (akt.), International Union of Pure and Applied Chemistry, wyd. 2, Oxford: Blackwell Scientific Publications, 1997, DOI: 10.1351/goldbook.E01929, ISBN 0-9678550-9-8 (ang.).

[3] Dipolowy moment elektryczny, [w:] Encyklopedia PWN [online], Wydawnictwo Naukowe PWN [dostęp 2021-07-22] .

[Hartley-4] G.S. Hartley, R.J.W. Le Fèvre. The dipole moments of cis- and trans-azobenzenes and of some related compounds. „J. Chem. Soc.”, s. 531–535, 1939. DOI: 10.1039/JR9390000531.

[Encyklopedia-5] tryczny. W: Encyklopedia techniki. Chemia. Warszawa: WNT, 1965.

[CRC91-6] CRC Handbook of Chemistry and Physics. Wyd. 91. Boca Raton: CRC Press, 2011, s. 9–52 do 9–57.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]