Elektryczny moment dipolowy

Wektor ${\displaystyle {\vec {p}}}$

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 ${\displaystyle q}$ i przeciwnych znakach jest równy iloczynowi odległości między nimi i wartości ładunku dodatniego^[1]:

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

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: ${\displaystyle \Sigma _{i}\ q_{i}=0}$). Momentem dipolowym takiego układu jest wektor:

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

gdzie:

${\displaystyle \mathbf {r} _{i}}$ jest wektorem położenia ładunku ${\displaystyle q_{i}.}$

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

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

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

(c) Xzapro4, CC BY-SA 3.0

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].

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

• kwadrupol
• magnetyczny moment dipolowy

Przypisy