1. Молекула құрылысы. Полярлы және полярлы емес молекулалар.

2. Молекулалардың полярлануы. Дебай, Клаузис - Моссоти теңдеулері.

3. Лорентц - Лоренц теңдеуі. Молекулярлық рефракция.

Молекулалардың поляризациясы және полярланғыштығы

Ядроға қатысты электрондық тығыздығы симметриялы таралумен сипатталатын бірдей (Н_{2 ,}О_2, Cl₂, N₂ ) немесе бірнеше атомнан құралған молекулалар (СО₂, CS₂, СН_4., C₆H₆) полярсыз (полярлы емес) деп аталады.

Ядроға қатысты электрондық тығыздығы симметриясыз таралумен сипатталатын молекулар (Н₂О, СН₃СООН, НCl) полярлы деп аталады.

Молекуланың симметриялығын диполь моменті көрсетеді. Диполь моменті зарядтың зарядтар арақашықтықтығына көбейтіндісіне тең.

( 1.1 )

m – диполь моменті, кулон×м

q– заряд

l – зарядтардың арақашықтығы

Полярсыз молекулалардың =0, полярлы молекулалар үшін . Химиялық қосылыстардың диполь моменті молекуладағы атомдардың орналасуынан тәуелді.

Сыртқы электр өріс әсерінен атомдардың, электрондардың ығысуын, сондай-ақ молекулалардың бағытталуын поляризация деп атайды. Молекулалардың поляризациясы электрондық (П_эл), атомдық (П_ат) және бағытталу (П_бағ) поляризацияларынан құралады:

_{П= Пат +Пэл +Пбағ (1.2)}

_{Пат – молекула атомдарының ығысуы}

П_{э л}– электрон бұлттарының ығысуы

П_бағ –молекулалардың электр өрісінде бағытталуы

Молекулалардың поляризациялану қасиетінің сандық сипаттамасын полярланғыштық(α) дейді. Молекулалардың полярланғыштығы электрондық, атомдық және бағытталу полярланғыштарының қосындысына тең:

a=a_ат+a_эл+a_баг ( 1.3 )

Деформациялық полярланғыштық ядро мен электрон бұлттарының орналасуына қатысты ығысуын сипаттайды және электрондық, атомдық полярланғыштықтардың қосындысына тең:

a_д=a_ат+a_эл

(1.4)

Электрондық және атомдық полярланулар температурадан тәуелсіз.

Бағытталу полярлануы абсолюттік температураға кері пропорционал, себебі молекулалардың ретсіз жылулық қозғалыстары бағытталуды бұзады:

a_бағ = ( 1.5 )

m - диполь моменті.

k – Больцман тұрақтысы

Молекулалары полярлы және өзіндік диполь моментімен сипатталатын заттар үшін, сондай-ақ бағытталу поляризациялары Дебай теңдеуімен өрнектеледі:

немесе

( 1.6 )

e – диэлектрлік тұрақтысы

М – заттың молекулалық массасы

r –тығыздық

N_a –Авогадро тұрақтысы

k – Больцман тұрақтысы

Т – абсолюттік температура

_П – молярлық поляризация

m – диполь моменті

a – полярланғыштық

Дебай теңдеуін пайдалана отырып, белгілі e, М және r-ның мәндері бойынша молекулалардың полярлануын, диполь моментінің мәнін анықтауға болады.

Полярсыз молекулалардың поляризациясы m=0 және температурадан тәуелсіз:

( 1.7 )

Теңдеу келесідей түрде болады :

( 1.8 )

Клаузиус-Моссоти теңдеуі (1.8) полярсыз молекулаларға тән.

Жоғарыдағы поляризация механизмдері тұрақты сыртқы электр өрісінде қарастырылды. Бірақта поляризация ауыспалы электр өрісінде болуы мүмкін. Сыртқы ауыспалы электр өріс жиілігінде n>10¹⁵ с^-1 тек электрондық поляризация сақталады. Шексіз үлкен толқын ұзындығында диэлектрлік өткізгіштік сыну көрсеткішіне тең екенін ескерсек e=n² мольдік рефракция R_M электрондық поляризацияны көрсетеді және Лоренц- Лоренц теңдеуімен өрнектеледі:

( 1.9)

Лоренц- Лоренц теңдеуі көрінетін және УК-аймақа сәйкес жоғары жиілікті ауыспалы электр өрісі үшін орындалады және сыну көрсеткішін өлшеуге негізделген зерттеулер мен сараптау әдістері – рефрактометрияның негізі болып табылады.