Дипольный момент и ориентация в электрическом пол

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]

Для электрической ориентации частиц имеется гораздо больше возможностей. Исследования показывают (Толстой, 1955 г.), что анизометрические коллоидные частицы в водных растворах обычно обладают электрическими дипольными моментами, достаточными для того, чтобы за время достижения стационарной ориентации частиц в электрическом поле не произошло заметного разогревания раствора за счет прохождения через него тока (при надлежащей очистке раствора от электролита). Коллоидные частицы и макромолекулы могут иметь как собственный дипольный момент, определяемый их строением, так и дипольный момент, индуцированный электрическим полем. Если использовать постоянное электрическое поле (или постоянные импульсы напряжения), то ориентация частиц будет обусловлена взаимодействием с полем обоих видов диполей, и вклад от каждого из них в общий эффект выделить нелегко. Автор с сотрудниками (1959 г.) добились ориентации коллоидных частиц (галлуазита, бензопурпурина и многих других веществ в воде) с помощью высокочастотного электрического поля при частоте порядка десятков и сотен килогерц. При этом было пока зано, что влияние собственного дипольного момента, который жестко связан с частицей и заставляет ее колебаться в переменном поле, полностью подавлено из-за инерционности частицы. В этом случае она ориентируется только за счет взаимодействия с полем индуцированного момента, который, меняя направление синхронно с полем, создает постоянный момент силы. Величина этого момента в водных растворах достаточна для ориентации частиц. По-видимому, он возникает за счет поверхностного слоя воды. Если эта гипотеза подтвердится, то данный метод электрической ориентации частиц окажется универсальным для водных растворов. Применение высокочастотных электрических полей помогает значительно ослабить или устранить такие мешающие явления, как электролиз, поляризация и электрофорез, что делает метод особенно перспективным. Если же исследования этим методом дополнить параллельными исследованиями при ориентации в постоянном электрическом поле, то можно оценить величину постоянного диполь-ного момента частиц и найти угол между постоянным и индуцированным дипольными моментами. Например, при изучении частиц, галлуазита выяснилось, что индуцированный момент ориентиро [c.33]

Второй эффект, обусловливающий возрастание емкости конденсатора, проявляется для полярных молекул, т. е. молекул, обладающих постоянным дипольным моментом [г. Электрическое поле стремится ориентировать молекулы соответствующими концами диполя в направлении положительной и отрицательной обкладок конденсатора. Этот эффект называют ориентационной поляризацией Р . Она тем значительнее, чем больше р,. Ориентационная поляризация зависит от температуры, так как нагревание, усиливая тепловое движение молекул, препятствует их ориентации. [c.189]

Ориентация легко наблюдается по различным визуальным эффектам, если частицы отличаются по форме от сферических. Однако это вовсе не означает, что нельзя говорить об ориентационном структурировании в случае строго сферических частиц. Самый очевидный случай — это частицы с постоянным электрическим или магнитным дипольным моментом. Ориентация осей диполей в одном направлении под действием внешнего поля (а в некоторых случаях и без него) — типичный случай ориентационного структурирования, причем такого, которое сильно меняет свойства дисперсной системы. Самое известное свойство, приобретаемое взвесью при однородной ориентации всех ди- [c.678]

Рассеяние, как уже отмечалось, является специфическим свойством коллоидных систем. Суть этого явления заключается в том, что световая волна, попадая на коллоидную частицу, изменяет направление своего распространения, причем так, что свет от частицы начинает распространяться во все стороны, т. е. рассеивается. Причина такого поведения световой волны в том, что она, как источник переменного электрического поля, вызывает поляризацию частиц — индуцирует в них переменный (осциллирующий) дипольный момент. Ориентация наведенного диполя совпадает с ориентацией электрической компоненты световой волны, а величина и знак меняются синхронно с напряженностью и знаком электрического по.оя волны. Поэтому частота осцилляции наведенного диполя равна частоте падающей световой волны. По законам электродинамики, суть которых выражается уравнениями Максвелла, всякий электрический (или магнитный) осциллятор излучает в пространство электромагнитные волны. В данном случае эту функцию выполняет коллоидная частица. Частота излучаемых волн равна частоте падающего на нее света. Пространственное распределение излучения неравномерно (рис. 3.132). Его интен- [c.746]

Электростатическое взаимодействие между белком и ионитом определяется количеством заряженных групп белка, его суммарным зарядом, дипольным моментом, ориентацией макромолекулы на поверхности сорбента, зарядом сорбента и другими факторами. Так как эти факторы для отдельных белков различны, то у них разная сорбируемость, на чем и основано их разделение. Сорбируемость белков наибольшая в бессолевой среде или в разбавленных буферных растворах. В присутствии солей сорбируемость снижается, ионы соли вытесняют ион белка или, взаимодействуя с ним, изменяют его электрический заряд. Интервал концентрации нейтральной соли, например ЫаС), в котором сорбируемость данного белка изменяется от минимальной до максимальной, называется интервалом перехода. Каждый белок [c.124]

Ван-дер-ваальсовские силы. Любая молекула или атом всегда имеет дипольный момент, который непрерывно изменяется по величине и направлению. Это верно, несмотря на то, что среднее значение дипольного момента молекулы может быть равно нулю, и момент обусловлен тем, что электроны находятся в непрерывно.м движении, благодаря которому центр отрицательных зарядов не всегда точно совпадает с ядром или с центром положительных зарядов. Водородный ато.м, например, всегда имеет дипольный момент, потому что электрон не совпадает с положительно заряженным ядром. Однако ориентация этого диполя в электрическом поле, напряженность которого не выходит за пределы обычно применяемой, происходит настолько медленнее скорости движения электрона вокруг ядра, что измеренный момент является просто средним значением дипольного момента атома. Диполь бывает ориентирован в данном направлении так же часто, как и в противоположном, так что его среднее значение в любом направлении равно нулю, и поэтому кажется, что водородный атом не имеет дипольного момента. Этот факт выражают, говоря, что водородный атом не имеет постоянного дипольного момента. Тем не менее, мгновенный дипольный момент может оказывать воздействие на другой атОм, если он находится достаточно близко. Дипольный момент вызывает электрическое поле вблизи другого атома, и так как последний поляризуем, то в нем индуцируется дипольный момент. Взаимодействие между мгновенным диполем одного атома и индуцированным диполем другого вызывает притяжение между ними. (Оно является совершенно независимой добавкой к притяжению, обусловленному валентными силами, которые в ходе настоящего рассуждения не разбираются, хотя, если рассматриваются атомы, то, за исключением случая благородных [c.351]

У молекул диэлектриков собственные противоположные электрические заряды несколько раздвинуты (дипольный момент). В электрическом поле эти молекулы поляризуются, т. е. устанавливаются (ориентируются) в известном направлении подобно стрелке компаса в магнитном поле. Если направление действия электрического поля (знак) изменяется, то и молекулы меняют свою ориентацию. Этим изменениям положения (колебаниям) молекул сопутствует некоторый гистерезис, т. е. часть электрической энергии превращается в тепловую, что сопровождается нагреванием диэлектрика. [c.507]

Необходимо отметить, что увеличение протонной поляризации за счет роста в процессе сорбции длины цепочек из сорбированных молекул и функциональных групп сорбента может иметь место в том случае, если образование таких цепочек повышает вероятность или расстояние перескока протона Н-мос-тика при включении электрического поля. При этом у сорбентов с частотной зависимостью ао особую роль в переносе протонов играют окружающие КВС молекулы и полярные функциональные группы. Ориентация их дипольных моментов, изменение положения отдельных ионов может существенно влиять на характеристики водородной связи и динамику движения протона Н-мостика [665]. [c.248]

Для некоторых реакций можно избавиться от распределения по скоростям, применяя метод скрещенных молекулярных пучков (рис. 22-2). Вместо реакций между молекулами, диспергированными в растворе или газе, пропускают сквозь друг друга пучки молекул или ионов в вакуумной камере, где присутствует пренебрежимо малое число других молекул. Молекулы в пересекающихся пучках реагируют между собой и рассеиваются от точки пересечения пучков. За образованием продуктов реакции и непрореагировавшими исходными молекулами можно наблюдать по зависимости от угла рассеяния, пользуясь подвижным детектором, которьш находится внутри камеры. Удобство такого метода заключается в том, что селекторы скорости позволяют ограничить пучок молекулами, скорости которых находятся в выбранном небольшом интервале значений. Сведения о зависимости количества образующегося продукта реакции от угла отклонения, или рассеяния, дают намного больше данных о процессе реакции. Проблема ориентации сталкивающихся молекул остается и в исследованиях со скрещенными пучками, но можно представить себе эксперименты, в которых этот фактор также удается контролировать. Если пропустить молекулярные пучки перед точкой пересечения через сильные магнитные или электрические поля, они придадут большинству молекул в каждом пучке одну преобладающую ориентацию в пространстве при условии, что молекулы обладают магнитными или дипольными моментами. [c.356]

Если принять, что жесткий электрический дипольный момент обусловлен ориентацией адсорбированных полярных молекул, то у, = 4яа>пГо и тогда = [c.229]

Рассмотрим вначале границу раствора с воздухом. Поскольку силы, действующие на первый слой молекул растворителя, со стороны воздуха и со стороны раствора существенно различны, то распределение частиц растворителя вблизи поверхности отличается от их хаотического распределения в объеме. На поверхности раствора возникает некоторая предпочтительная ориентация молекул растворителя, а если эти молекулы полярны (т. е. обладают дипольным моментом), то их ориентация может привести к пространственному разделению зарядов и возникновению соответствующей разности потенциалов. Другой причиной электрической разности потенциалов на свободной поверхности раствора может быть различное расстояние анионов и катионов, находящихся в поверхностном слое раствора, до границы раздела фаз. [c.20]

Ориентация диполей воды вокруг иона сопровождается дальнейшим изменением энергии. Экзотермический эффект является только главным эффектом кроме него происходят и другие эффекты. Одним из эффектов является поляризация молекулы воды вокруг иона под влиянием электрического заряда изменяется дипольный момент воды. Чем больше заряд иона, тем больше это изменение. [c.176]

Возрастание емкости (в результате уменьшения силы электрического поля) вызывается не только наличием постоянного дипольного момента (а, присущего молекулам данного вещества, но и их деформацией под действием поля. Иными словами, под влиянием электрического поля происходит не только ориентация молекул полярного вещества (по направлению поля), но и возникновение дополнительного — наведенного (индуцированного) дипольного момента л. нд за счет смещения электронов (отчасти и ядер). [c.137]

Полярное вещество в отсутствие электрического поля не поляризовано, т. е. его суммарный дипольный момент равен нулю. Это связано с тем, что диполи в веществе ориентированы хаотично, т. е. любые их ориентации равновероятны. Поэтому при достаточно большом числе частиц на каждый диполь, ориентированный в [c.94]

Молекулы воды, ориентируясь около нейтральных частиц твердого тела на расстоянии примерно молекулярного радиуса, могут придать значительный дипольный момент комплексу (частица — адсорбционный слой). Если твердая частица имеет идеальную форму, то полная симметрия окружения ее молекулами воды создает суммарный дипольный момент, равный нулю. Но так как реальные частицы имеют неправильную форму, то несимметричная ориентация молекул НаО относительно центра тяжести частицы сообщает ей весьма заметный дипольный момент. При наличии внешнего электрического поля этот момент может возрасти еще больше. [c.259]

У-2-11. а) Полярные молекулы стремятся ориентироваться так, чтобы их дипольный момент стал параллелен электрическому полю. С повышением температуры степень ориентации уменьшается, потому что при тепловом движении молекулы стремятся к случайной ориентации. Ориентация молекул вносит свой вклад в поляризуемость вещества. Поэтому мольная поляризация (фактически поляризуемость) уменьшается с повышением температуры. [c.258]

Необходимо учитывать еще, как это видно на рис. 18, что не все молекулы расположены в направлении поля некоторая часть их расположена в той или иной степени наклонно. На величину суммарного дипольного момента в наибольшей степени будут влиять те молекулы, оси которых совпадают с направлением поля. У молекул, не полностью ориентированных, суммироваться будут проекции их дипольных моментов на направление поля. Следовательно, дипольный момент диэлектрика в единице объема, или, как его называют, электрический момент, зависит и от степени ориентации отдельных диполей. [c.61]

Индукционное (поляризационное) взаимодействие между молекулами А и В связано с тем, что в поле молекулы А, которая имеет постоянный электрический момент, происходит перераспределение электронной плотности внутри молекулы В, приводящее к понижению энергии системы. В молекуле В индуцируется дипольный момент, направленный по полю момент пропорционален поляризуемости молекулы ( в). Если и молекула В имеет постоянный электрический момент, то она в свою очередь поляризует молекулу А. Индукционное взаимодействие всегда сводится к притяжению. Это взаимодействие, как и ориентационное, может быть описано на языке классической электростатики. Усредненная по ориентациям молекул А и В энергия индукционного взаимодействия в дипольном приближении имеет следующий вид [c.119]

Рассмотрим некоторые количественные характеристики изотропного диэлектрика. Как уже отмечалось, молекулы диэлектрика в электрическом поле поляризуются, т. е. приобретают направленный по полю индуцированный дипольный момент. В случае полярных молекул наблюдается также преимущественная ориентация постоянных дипольных моментов в направлении поля (рис. IV. 21, а). [c.209]

В переменных электрических полях в интервале частот 4—60 кГц молекула ПАА ориентируется как параллельно, так и перпендикулярно линиям напряженности поля, при этом ориентация молекул зависит от частоты и температуры. При данной температуре параллельная ориентация молекул преобладает при низких частотах, что обусловлено движением вещества в направлении поля. По достижении некоторой граничной частоты при данной температуре образца ориентация молекул становится перпендикулярной линиям напряженности. Такое поведение молекул в переменном электрическом поле, очевидно, связано с тем, что дипольный момент молекулы ПАА направлен перпендикулярно ее длине. [c.261]

Показать, что если все возможные ориентации молекулы относительно вектора электрического поля равновероятны, то средний наведенный дипольный момент молекулы Л[х связан с напряженностью поля уравнением [c.21]

При ориентации частиц дисперсной фазы во внешнем поле возникающая оптическая анизотропность во многих случаях проявляется в двойном лучепреломлении (двупреломлении) дисперсная система становится оптически подобной твердому одноосному кристаллу. Исследование оптически анизотропных дисперсных систем, проводимое в настоящее время многими школами, в частности в работах Цветкова (ЛГУ), Шелудко (Болгария), дает весьма ценные сведения не только о размерах и форме коллоидных частиц, но и об их электрических параметрах (дипольный момент), о коэффициентах поступательной (ультрамикроскопия) и вращательной (двупреломление) диффузии, о характере ориентации частиц во внешних полях (см. [4, с. 25]). [c.44]

Дипольный момент обычно определяют экспериментально, измеряя связанную с ним диэлектрическую постоянную е вещества при различных температурах. Если вещество поместить в электрическое поле, создаваемое конденсатором, то емкость последнего возрастает в е раз, т. е. е = с/со (где Со и с — емкость конденсатора в вакууме и в среде вещества). Конденсатор в среде вещества имеет больший запас энергии, чем в вакууме. Это обусловлено тем, что под действием поля происходит ориентация диполей. [c.38]

Так, взаимодействие полярных молекул, обусловленное наличием у них дипольных моментов, характеризуется наибольшей величиной и заключается в ориентации электрических диполей, связанной с понижением энергии поля. Силы взаимодействия между полярными молекулами называются ориентационными. [c.94]

Квантовомеханическое рассмотрение вращательных переходов показывает, что молекула имеет чисто вращательный спектр только в том случае, когда она обладает постоянным дипольным моментом. Это может быть обусловлено тем, что вращающийся диполь индуцирует осциллирующее электрическое поле, которое взаимодействует с осциллирующим электрическим полем излучения. Поскольку гомоядерные двухатомные молекулы, такие, как Hj и N2, не имеют дипольных моментов, они не взаимодействуют с электромагнитным полем и, таким образом, не дают чисто вращательных спектров в отличие от молекул НС1 и H3 I, которые имеют дипольные моменты. Ориентация вектора дипольного момента в молекуле должна быть неизменной при любой операции симметрии этой молекулы, поэтому в каждом из элементов симметрии должен содержаться вектор. Только молекулы, принадлежащие точечным группам С , и С , могут пметь дипольные моменты (разд. 13.10). [c.460]

Ориентационная поляризация. Дебай показал, что уменьшение поляризации с увеличением температуры происходит вследствие того, что молекз лы имеют постоянные дипольные моменты. Ориентация таких молекул в электрическом поле не является полной, поскольку тепловое движение приводит к беспорядочной ориентации. По мере увеличения температуры тепловое движение становится более интенсивным, и в направлении поля ориентируется меньшее количество постоянных диполей. [c.533]

Ориентапионное взаимодействие. Когда молекулы жидкости или растворителя и сырья обладают полярностью, то есть дипольным моментом (дипольный момент молекулы равен произведению заряда на расстояние между центрами тяжести зарядов), то между различными частями молекул, несущими электрический заряд, в зависимости от взаимного их расположения (ориентации) возникают либо силы отталкивания (по — [c.214]

В системе сорбент — сорбированная вода реактивное поле по мере увлажнения сорбента растет, что обусловливает увеличение дипольного момента комплекса даже в том случае, когда дополнительно сорбированные молекулы непосредственно не взаимодействуют с комплексом. При этом изменение е может происходить не только за счет роста е , но и за счет увеличения бос. В наибольшей мере это должно проявиться тогда, когда приращения Дея и Деоо в результате увлажнения материала отличаются незначительно. В этом случае увеличение е системы обусловлено протонной поляризацией в большей степени, чем ориентационной. Можно предположить, что при включении слабого электрического поля при измерении диэлектрических характеристик системы сорбент — сорбат происходит ориентация диполей, которая способствует переносу протона вдоль Н-связи. Последнее вызывает переход КВС из молекулярной в ионную форму. Вероятность такого перехода в системе сорбент — сорбат зависит от диэлектрической проницаемости среды, окружающей КВС она резко увеличивается при определенной для данной системы критической величине йо- [c.247]

Поляризация капельки объясняется следующим молекулы воды, представляя собой жесткие диполи со значительно смещенными центрами тяжести положительных и отрицательных зарядов, отличаются большой полярностью. Под влиянием внешнего поля молекулы воды стремятся повернуться таким образом, чтобы векторы их дипо1Аных моментов, совпали по направлению с силовыми линиями поля. Хотя тешювое движение молекул хаотически разбрасывает диполи и препятствует их упорядочению вдоль поля, тем не менее в капельке возникает преимущественная ориентация векторов дипольных моментов вдоль линий поля. Эта ориентация тем более полная, чем сильнее электрическое поле и чем слабее тепловое движение молекул, т. е. чем ниже температура. [c.48]

Первый член ( монопольный ) в этом выражении представляет энергию взаимодействия кулоновского точечного заряда ядра 2е с окружающими зарядами, т. е. не зависит от ориентации ядра. Можно отметить, что он не представляет интереса также и при сравнении энергии основного и возбужденного состояний ядра (гл. V), так как 1е и и (0) для них не различаются. Второй член ( дипольный ) в выражении (1У.З) также исчезает, так как р(г)=р(—г), т. е. центры массы и распределения плотности заряда ядра совпадают, ядро не обладает электрическим дипольным моментом, и интегралы типа /лгф(г)с1и равны нулю. По тем же причинам инвариантности по отнощению к изменению знака координат исчезают все члены с нечетными степенями х . Таким образом, интерес представляет лищь третий, квадрупольный, член [c.92]

Строение двойного электрического слоя у частиц с постоянным дипольным моментом. Н. А. Толстой с сотр. показали, что существуют коллоидные частицы с электрической дипольной структурой, образующиеся вследствие самопроизвольной униполярной ориентации адсорбированных на их поверхности диполей дисперсионной среды (например, Н2О, 0Н и т. д.) или вследствие ориентации полярных групп самого вещества частиц. Подобные частицы, как показали различные электрооптические методы исследования, обладают жестким большим электрическим моментом (тысячи и миллионы дебаев). Так, перманентная ди-польня я структура обнаружена у пятиокиси ванадия, у частиц суспензий глйны, гуминовых золей, суспензий ряда красителей и некоторых бактерий и вирусов. Можно с достаточной уверенностью сказать, что подобные дипольные структуры, привлекшие в последнее время особое внимание исследователей, широко распространены в коллоидных и биологических системах. [c.190]

Рассмотренная картина значительно усложняется, когда частицы способны избирательно адсорбировать ионы какого-нибудь определенного вида, иными словами, когда проявляется действие адсорбционного потенциала. Кроме того, на межфазной границе обычно существует скачок потенциала. А. Н. Фрумкин показал, что на межфазной границе аэрозолей воды или снега благодаря большому. .дипольному моменту молекул Н2О и их ориентации сушествует положительный электрический потенциал порядка 250 мВ Скачок потенциала на межфазной границе может возникать и вследствие так называемой баллоэлектрнзании — электризации частиц аэрозоля при получении его методом диспергирования. [c.346]

Если фильтрующий слой состоит из непроводящих, непористых гранул или пористых, незаряженных гранул, электрофоретическое и электроосмотическое осаждение отсутствуют, но формирование осадка возможно за счет диполофореза (см. раздел XII. 8). В пространственно неоднородном электрическом поле частица перемещается в область больщих полей, если ее индуцированный дипольный момент ориентирован по полю, а при противоположной ориентации — в область слабых полей. [c.345]

Ооиентаиионное взаимодействие. Когда молекулы жидкости обладают полярностью, то есть дипольным моментом, то между различными частями молекул, несущими электрический заряд, в зависимости от взаимного их расположения (ориентации) возникают либо силы отталкивания (положение а), либо силы притяжения (положение б). Так, положение а, отвечающее взаимному отталкиванию обоих концов молекул, будет неустойчивым. Наоборот, положение б, при котором усиливается -взаимное притяжение между [c.24]

Лисперсионное взаимодействие. Молекулы не могут находиться в состоянии покоя даже при температуре абсолютного нуля, поэтому в процессе движения электронов в отдельные моменты времени распределение зарядов может стать несимметричным, то есть может образоваться такая конфигурация, в результазе которой молекула приобретает мгновенный дипольный момент. Эти быстро меняющиеся (виртуальные) диполи создают вокруг молекулы электрическое поле, которое индуцирует в соседних молекулах дипольные моменты. Это приводит, в свою очередь, к появлению постоянно возобновляющихся сил притяжения, что обусловливает взаимную ориентацию неполярных молекул. Следовательно, природа дисперсионного взаимодействия тоже дипольная н поэтому сила этого взаимодействия обратно пропорциональна /. Энергия дисперсионного взаимодействия также не зависит от температуры. [c.25]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология