ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электрические и магнитные свойства молекул из "Физическая химия" Изучение электрических свойств молекул позволяет получить сведения о распределении в них зарядов, что дает возможность судить о строении частиц. Электрические свойства молекул можно изучать в постоянном и переменном электрическом поле. Постоянное, т. е. статическое, электрическое поле можно легко создать при помощи конденсатора с плоскопараллельными пластинами. Помещая исследуемое вещество между пластинами конденсатора и наблюдая изменение напряженности электрического поля, можно установить связь между электрическими характеристиками молекул и их строением Переменные электрические поля создаются при прохождении через вещество электромагнитных колебаний, что наблюдается, например, при воздействии на вещество видимого света. [c.50] Основные характеристики электрических свойств молекул, т. е. их поляризуемость и дипольный момент, определяются на основе измерения диэлектрической проницаемости, которую называют также диэлектрической постоянной Измерение показателя преломления вещества позволяет определять мольную рефракцию исследуемою вещества и делать на основе этой величины выводы о возможном строении молекул. [c.50] Рассмотрим вначале полярные свойства молекул. При равномерном распределении электрических зарядов по всему объему молекулы электрический центр тяжести всех положительныч частиц совпадает с электрическим центром тяжести отрицательных частиц в этом случае молекула является неполярной. Когда электронное облако концентрируется в молекуле у 0ДН010 из атомов, то центры тяжести полон ительных и отрицательных зарядов в ней не совпадают, Хотя молекула в целом остается электронейтральной, так как число положительных зарядов в ней равно числу орбитальных электронов, но из-за несовпадения электрических центров тяжести в ней возникают два электрических полюса положительный и отрицательный. Такие молекулы называются полярными. [c.50] Расстояния между электрическими центрами тяжести противоположных зарядов и величина этих зарядов у разных молекул различны, в связи с чем различна и их полярность, которая характеризуется дипольным моментом молекулы. Диполем называется система из двух одинаковых по величине разноименных электрических зарядов д, расположенных на некотором расстоянии I друг от друга. За меру полярности принимается величина дипольного момента х, который представляет собой произведение заряда д на расстояние I, т. е. 1 = д1. У неполярных молекул дипольный момент равен нулю, так как при совпадении электрических центров тяжести расстояние I между зарядами равно нулю. У полярных молекул дипольный момент больше нуля. [c.50] По порядку величины дипольный момент равен заряду электрона эл.-ст. ед.), умноженному на расстояние ( - 10- см), что составляет эл.-ст. ед.-сти. Дипольные моменты принято измерять в единицах Дебая эл.-ст. ед.-сл. [c.51] В системе СИ дипольные моменты выражаются в к-м или в а-се.к-м. [c.51] Если в молекуле имеется несколько полярных связей, то суммарный момент молекулы равен векторной сумме дипольных моментов отдельных связей. [c.51] Диэлектрическая проницаемость вещества связана не только с постоянным дипольным моментом молекулы, но и с ее деформацией под действием поля. [c.51] Ориентация полярных молекул в электрическом поле осуществляется тем легче, чем больше их дипольные моменты. Ориентация в направлении поля сводится к преодолению беспорядочного расположения молекул в пространстве, обусловленного их тепловым движением. Поэтому чем выше температура, тем интенсивнее это движение, тем труднее становится ориентация молекул. С повышением температуры ориентационная поляризация всегда уменьшается. [c.52] Атомная поляризация может происходить в полярных и неполярных молекулах и в сложных ионах. Она характеризует смещение положительно заряженных ядер относительно отрицательного полюса. Действие поля, таким образом, может вызвать увеличение полярности молекулы. Внешнее поле может также возбуждать, т. е. индуцировать полярность в неполярных молекулах. В этом случае говорят об индуцированном или наведенном дипольном моменте. [c.52] Электронная пй ляризация происходит под действием поля в любом атоме, ионе и молекуле. В отличие от ориентационной поляризации, сильно зависящей от температуры, атомная и электронная поляризация практически от температуры не зависят, так как эти виды поляризации не связаны с тепловым движением частиц. [c.52] Поляризация молекул, атомов и ионов может происходить не только под влиянием внешнего электрического поля, а также и при взаимодействии различных частиц друг с другом. Например, при взаимодействии двух ионов всегда происходит некоторая их деформация под влиянием присущих им зарядов. [c.52] Дипольные моменты и мольные поляризации являются важными величинами, характеризующими свойства химических связей в молекулах. [c.52] Мольная рефракция, как и показатель преломления, на основании которого она определяется, зависит от длины световой волны. Показатель преломления и мольная рефракция получены для многих веществ при различных условиях. При этом оказалось, что, несмотря на сильную зависимость показателя преломления от условий, в которых находится вещество, его мольная рефракция для колебаний волн одинаковой длины практически на зависит от температуры и давления, а изменение агрегатного состояния лишь слабо сказывается на ней. Так, например, мольная рефракция воды при 0 20 и 100° С и водяного пара при 100 С соответственно равна 3,715 3,715 3,716 3,729. Следовательно, мольную рефракцию можно рассматривать как характерную константу данного вещества. Мольная рефракция обладает аддитивными свойствами. Рефракция неорганических соединений складывается из рефракций ионов рефракция органических молекул складывается из рефракции атомов, групп и связей. [c.53] Опытное определение на основании измерения коэффициента преломления дает 17,68 JИ . [c.54] Наиболее достоверные данные о дипольных моментах можно получить, если проводить исследование вещества в газообразной фазе при очень низких давлениях, когда расстояния между молекулами настолько значительны, что электростатическое взаимодействие между ними почти отсутствует. Из всех известных методов наиболее широкое распространение получили методы определения дипольных моментов, основанные на измерении диэлектрической проницаемости паров и разбавленных растворов полярных веществ в бездипольных растворителях. Большинство экспериментальных значений дипольных моментов получены при помощи этих методов, в основе которых лежит статистическая теория полярных молекул, разработанная Дебаем. [c.54] В котором к — константа Больцмана Т — абсолютная температура. [c.55] Как и для веществ с неполярными молекулами, электронную поляризацию веществ с полярными молекулами можно приравнять к мольной рефракции (Рз = м) и вычислить по уравнению Лорентца — Лоренца (I, 137). [c.56] На рис. 12 прямая I относится к веществу, в котором возможны только наведенные диполи прямая 2 — к веществу с постоянным диполем. Отрезок 08 соответствует значению А в (I, 142), а тангенс угла ф дает значение В. Зная А и В, можно по уравнениям (1, 143) рассчитать поляризуемость а и дипольный момент р-. По данному способу вычисляются дипольные моменты молекул газа. [c.56] Поляризация неполярного растворителя рассчитывается по уравнению Клаузиуса — Моссотти (1, 131). [c.57] Вернуться к основной статье