Молекулы во внешних полях
Постоянное электрическое поле
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
– |
|
|
Eo |
|
|
+ |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ео |
Еэфф = |
Ео – Р = |
Eo/ |
|||||||
Р— вектор поляризации или поляризованность образца вещества,
— диэлектрическая проницаемость вещества
Вектор поляризации можно представить в виде суммы вкладов дипольных моментов отдельных частиц (атомов, ионов, молекул):
Р = рi
рЕ
Е— напряженность электрического поля
— «диэлектрическая воспримчивость» или «поляризуемость» частицы
|
|
ориентационная |
= инд + ориент |
индукционная |
T |
|
р = ринд |
+ |
рориент |
ринд |
= инд Е |
|
рориент |
= ориент Е |
||||
|
|
|
Ориентационная поляризация
Наблюдается только для молекул, обладающих постоянным
дипольным моментом (полярных) |
+ H |
|
|||||
+ |
– |
|
|
|
O – |
|
|
|
|
|
C |
– |
|||
H—Cl |
|
|
H |
H |
|||
|
|
Cl |
|||||
|
|
|
|
+ |
+ |
Cl |
|
|
|
|
|
Cl – |
|||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
– |
|
|
|
Е |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Р |
| p |2 |
Е = 0 |
|
Е ≠ 0 |
|||||
|
|||||||
|
|
||||||
|
ориент |
= —— |
|||||
Р = рi = 0 |
|
Р = |
рi ≠ 0 |
||||
|
|
3kT |
|||||
рориент |
рориент |
| р | |
| р | |
|
|
|
Т |
|
|
|
|
|
Е |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Частица |
H2O NH3 |
HF |
HCl |
HBr |
HI |
||||
|
p, D |
1,84 1,48 |
1,91 |
1,03 |
0,79 |
0,39 |
|||
(при p = 1 D ориент 10–28 м3)
Индукционная поляризация
Наблюдается для любых молекул и атомов
–
–+ –
–
Частица
инд 1030, м3
+
–
+
–
+ |
– |
|
– |
+ |
– |
+ |
– |
+ |
– |
|
– |
+
–
+
–
ринд = инд Е
He 
Ne 
Ar 
Kr 
Xe 2,3 4,7 16 25 41
АТОМ МОЛЕКУЛА
Е |
р |
Е |
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
p = Е |
px |
xx |
xy |
xz |
Ex |
|
py |
= yx |
yy |
yz • Ey |
|
|
pz |
zx |
zy |
zz |
Ez |
Число 
Тензор
поляризуемости
px |
xx |
xy |
xz |
Ex |
py |
= yx |
yy |
yz • Ey |
|
pz |
zx |
zy |
zz |
Ez |
Переход к собственному базису
p x |
xx |
0 |
0 |
E x |
p y = |
0 |
yy 0 |
• E y |
|
p z |
0 |
0 |
zz |
E z |
( 'xx 'yy 'zz) — главные компоненты
тензора поляризуемости.
Собственные векторы тензора поляризуемости задают три главные оси (x , y , z )
Если вектор Е направлен вдоль одной из главных осей, то вектор р будет направлен противоположно вектору Е
Во всех остальных случаях направления векторов Е и р не совпадают
Эллипсоид поляризуемости
z 
y
x 
Влияние частоты переполюсовки поля |
|
|
|
ориентационная |
|
индукционная |
|
|
|
~ 1010 |
~ 1016 |
Уравнение Клаузиуса-Мосотти |
Молярная |
|
|
|
|
– 1 Mr |
4 NA |
рефракция |
|
||
——–• —– = —––—— = |
|
|
+ 2 |
3 |
|
( = |
Ео/Еэфф) |
Для неполярных молекул |
|