Электрические свойства молекул. Дипольный момент

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОЛЕКУЛ. ДИПОЛЬНЫЙ МОМЕНТ [c.744]

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]

Отсутствие корреляции между этими величинами в случаях, когда взаимодействие реагентов с растворителем имеет в основном электростатическую природу, означает, что свободная энергия сольватации (величина, определяющая значение коэффициентов активности в уравнении Бренстеда — Бьеррума) и диэлектрическая постоянная являются независимыми функциями параметров, характеризующих электрические свойства молекул растворителя (дипольный момент, поляризуемость). [c.131]

Эти свойства жидкой воды связаны с необычайностью ее структуры, которая и заключается в наличии водородной связи, образующейся в молекулах воды вследствие существования неподелен-ных электронных пар. Электронные пары расположены на двух орбиталях, лежащих в плоскости, перпендикулярной к плоскости НОН (рис. 1.5). За счет неподеленных пар электронов в каждой молекуле воды могут возникнуть две водородные связи. Еще две связи могут обеспечить два водородных атома. Таким образом, только одна молекула воды в состоянии образовать четыре водородных связи. Благодаря этому результирующее распределение зарядов в молекуле воды напоминает тетраэдр, два угла которого заряжены положительно, а два — отрицательно. Результирующий центр положительных зарядов находится посредине между протонами. Он отделен от результирующего центра отрицательных зарядов, расположенного вблизи атома кислорода с противоположной Т5Т протона стороны. Вследствие этого молекула воды оказывается электрическим диполем с дипольным моментом, равным Кл-м (отсюда и высокая диэлектрическая проницаемость воды, и связанная с ней способность растворять ионные вещества). [c.23]

Как следует из предыдущего, возникновение инфракрасных спектров и спектров комбинационного рассеяния связано с электрическими свойствами молекулы — электрическим дипольным моментом и поляризуемостью. Поэтому уместно здесь же более подробно остановиться на этих свойствах, тем более, что определение постоянного дипольного момента может способствовать установлению геометрической конфигурации молекулы. [c.257]

Основные характеристики электрических свойств молекул — поляризуемость и дипольный момент — определяются на основе измерения диэлектрической постоянной. [c.534]

Так как расстояние между атомами в молекулах есть величина порядка 10 м, а заряд электрона равен 1,6-10 Кл, то дипольные моменты молекул или отдельных химических связей имеют величину порядка 10 ° Кл-м. Дипольные моменты некоторых молекул приведены в табл. 6. Часто в справочной литературе дипольные моменты приводят в единицах дебая (В) Ш = 3,336-10 Кл-м. Эта единица названа в честь известного физика Дебая, внесшего большой вклад в изучение электрических свойств молекул. [c.38]

К электрическим свойствам молекул можно отнести дипольный момент ц, поляризуемость а, рефракцию R, диэлектрическую проницаемость е. [c.206]

Оптически активные материалы — это среды, обладающие естественной оптической активностью, т.е. способностью среды вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через нее оптического излучения (света). Впервые оптическая активность была обнаружено в кварце, а затем в чистых жидкостях, растворах и парах многих веществ. Оптически активные материалы разделяют на правовращающие (положительное вращающие) и левовращающие (отрицательное вращающие). Это условное деление теряет смысл лишь вблизи полос собственного (резонансного) поглощения среды. Некоторые вещества оптически активны лишь в кристаллическом состоянии, так что их оптическая активность — свойство кристалла в целом, а не определяется строением отдельных молекул. Современная теория оптической активности учитывает взаимодействие электрических и магнитных дипольных моментов, наведенных в молекуле полем проходящей волны, а также дисперсию — зависимость показателя преломления среды от длины световой волны. Дпя нормальной оптической активности показатель преломления увеличивается с ростом длины волны. [c.256]

Инфракрасная спектроскопия и спектроскопия комбинационного рассеяния. Оба эти метода дают возможность установить характеристические частоты колебаний молекулы. Для большинства молекул полная совокупность колебательных частот может быть получена только при совместном использовании и ИК-спектра, и спектра КР. Это связано с различием интенсивности полос в этих спектрах для разных типов колебаний. Такое различие особенно велико у молекул, обладающих высокой симметрией. В этих случаях некоторые полосы в ИК-спектрах могут иметь коэффициент поглощения, близкий к нулю, а другие — сравнительно низкую интенсивность в спектре КР. Говоря более строго, симметрия молекулы может привести к появлению правил отбора. Для переходов в ИК-спектре и спектре КР они различны, так как интенсивность полосы в обоих случаях зависит от различных электрических свойств молекулы. Для ИК-переходов необходимо изменение дипольного момента при колебании, для переходов в спектре КР—изменение поляризуемости. Отсюда следует, что в двух спектрах одновременно могут проявиться лишь немногие частоты, и потому нужны оба спектра. [c.68]

Электрические свойства молекул. Молекулы с постоянным и индуцированным дипольным моментом [c.77]

При рассмотрении электрических свойств молекул было показано, как ведут себя дипольные молекулы в поле заряженной частицы или иона. Попытаемся распространить изложенное воззрение на процесс обезвоживания веществ активны.ми молекулами или ионами. Процесс обезвоживания сводится к удалению из вещества молекул растворителя. Если растворителем вещества являются жидкости, молекулы которых обладают постоянным дипольным моментом, то при сообщении (ему энергии первыми, как правило, вырвутся из него молекулы, обладающие максимальным дипольным моментом. По всей вероятности, такие молекулы лри вылете из вещества могут иметь и своих спутников — молекул с меньшим дипольным моментом. При этом вылет комплексных молекул из вещества происходит в результате взаимодействия молекул с различным дипольным моментом. Дипольные молекулы в силу асимметрии обладают большей способностью к колебательным и вращательным движениям и находятся как бы в неустойчивом положении в веществе. В качестве примера можно привести процесс обезвоживания окрашенной ацетилцеллюлозы (вальцмассы), растворителем которой являются ацетон и вода. Дипольный момент [c.187]

Поляризуемость а является еще одной фундаментальной константой при описании электрических свойств молекулы. Она определяется как индуцированный дипольный момент в поле с единичной напряженностью, когда молекула помещается в однородное электрическое ноле. Средняя поляризуемость молекулы [c.21]

В первом приближении взаимодействие электрического поля света с электронами подобно взаимодействию электрического вектора Е с электрическим дипольным моментом молекулы. Дипольный момент Р равен среднему расстоянию между центрами тяжести положительных и отрицательных зарядов в молекуле, умноженному на величину этих зарядов. Среднее расстояние можно вычислить усреднением по величине и направлению расстояний электронов Г от центров положительных зарядов (ядер). Таким образом, квантовомеханический оператор, соответствующий свойству поглощения света, имеет вид [c.30]

Колебательные спектры молекул экспериментально изучаются методами инфракрасной (ИК) спектроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния (КР) света. Эти спектры связаны с переходами между колебательными энергетическими состояниями или, в классической интерпретации, с колебаниями атомных ядер относительно равновесных положений и определяются строением молекулы. Число и частоты полос зависят, во-первых, от числа образующих молекулу атомов, масс атомных ядер, геометрии и симметрии равновесной ядерной конфигурации и, во-вторых, от потенциального поля внутримолекулярных сил. Что касается распределения интенсивности в спектре, то оно определяется электрическими свойствами молекулы электрическим дипольным моментом [х и поляризуемостью а, а также их изменением в процессе колебаний. [c.170]

Рассмотрим для примера вопрос об электрических свойствах молекул. Известно, что для системы, обладающей п энергетическими уровнями, матрица электрического дипольного момента записывается в виде [c.15]

При этом диагональные элементы матрицы ((1гг) представляют собой моменты молекулы в соответствующих стационарных состояниях, а недиагональные (ц1 ) —дипольные моменты перехода из одного состояния в другое (см. гл. 3). Как показывают результаты изучения электрических свойств молекул, переход в возбужденные колебательные и особенно электронные состояния приводит во многих случаях к резкому изменению величины дипольных моментов. Так, у молекулы паранитроанилина [c.15]

Как следует из предыдущего, возникновение инфракрасных спектров и спектров комбинационного рассеяния связано с электрическими свойствами молекулы — электрическим дипольным моментом и поляризуемостью. Поэтому уместно здесь же более подробно остановиться [c.280]

Электрические свойства молекулы характеризуются ди-польным моментом (i, который является направленной величиной-вектором (направление от отрицательного к положительному заряду). Дипольный момент молекулы [c.6]

Поляризуемость характеризует электрические свойства молекулы (атома, иона), количественно определяет ее способность к деформации в электрическом поле, показывает величину дипольного момента, индуцированного [c.7]

Изучение электрических свойств молекул сульфолана и 2,4-диметил-сульфолана показало [26], что они обладают большим дипольным моментом (4,69 D и 4,80 D, соответственно). По-видимому, этим обстоятельством [c.160]

Наиболее важными характеристиками электрических свойств молекулы являются электрический дипольный момент молекулы и поляризуемость молекулы. [c.234]

Если центры положительных и отрицательных зарядов в молекуле совпадают для равновесной конфигурации ядер, то молекула при равновесной конфигурации ядер не обладает свойствами электрического диполя (собственный дипольный момент молекулы равен нулю). Такие молекулы называются неполярными. К ним относятся, например, следующие Нг, ВРз, СН4, PF5, SFe и многие другие. [c.238]

НЫХ молекулах, то именно дипольный момент оказывается одной из важнейших характеристик, позволяющих описать электрические свойства молекулы и целый ряд взаимодействий. Не случайно в н получило большое распространение для описания межмолекулярных взаимодействий так называемое диполь-дипольное приближение. [c.164]

Пространственное распределение разноименных электрических зарядов и дипольный момент пептидной связи, равный 3.5 Д, определяют постоянный дипольный момент и высокую поляризуемость пептида. Благодаря этим приобретенным свойствам дипептиды имеют более широкий спектр энергетических состояний, чем индивидуальные аминокислоты, что, однако, компенсируется уменьшением пространственных степеней свободы системы. Каждая из простых молекул имеет в растворе 6 степеней свободы движения 3 вращательные и 3 поступательные. Две не взаимодействующие друг с другом аминокислоты имеют 12 степеней свободы при их объединении в один дипептид число степеней свободы уменьшается до 6. С точки зрения статистической термодинамики, это равнозначно увеличению порядка в системе и соответствующему уменьшению энтропии. [c.28]

Удельные сопротивления полимеров и их электрическая прочность (сопротивление пробою) еще недостаточно изучены связь их с другими физическими и химическими свойствами полимеров, а также с особенностями их внутреннего строения еще недостаточно выяснена. Наоборот, по диэлектрической проницаемости и диэлектрическим потерям полимеров имеется теоретический и экспериментальный материал, который дает возможность уже в настоящее время изучать связь этих свойств с другими свойствами полимеров. Измерение диэлектрической проницаемости является основным методом определения дипольного момента молекул и изучения их полярной структуры (см. 23). В связи с этим из пяти названных выше технических характеристик диэлектрических свойств остановимся на первых двух. [c.594]

На поверхностях трущихся пар в контакте с топливом образуется тонкий граничный слой со специфическими отличными от топлива свойствами. Граничный слой толщиной менее 1 мкм выполняет роль смазочной пленки. Он предотвращает непосредственный контакт поверхностей трения, уменьшая при этом силу трения и износ трущихся деталей. Причина образования фаничного слоя - высокая активность атомов поверхностного слоя металла. Атомы на поверхности металла имеют свободные связи, не компенсированные соседними атомами. Благодаря этому, поверхность металла способна адсорбировать из топлива в первую очередь ПАВ. Молекулы углеводородов в отсутствии внешнего электрического поля практически неполярны, их дипольный момент близок нулю. Растворенные в топливах гете- [c.50]

При помещении неполярной молекулы в электрическое поле происходит смещение зарядов друг относительно друга, что создает индуцированный (наведенный) дипольный момент р,,-. Вследствие существования собственного (постоянного, жесткого) диполь-ного момента цо полярная молекула стремится ориентироваться вдоль направления поля, сверх того, в ней, как и в неполярной, возникает наведенный момент. В этом и заключается поляризация молекулы. Количественную характеристику свойства молекулы поляризоваться, как и самое это свойство, называют поляризуемостью. [c.315]

Среди методов исследования магнитных и электрических свойств наибольшее применение в химии получили измерения магнитной восприимчивости и дипольного момента молекул. [c.187]

Такое правило указывает на наличие связи между возможностью существования веществ в виде разделяемых оптических изомеров и наличием спектроскопических переходов, порождающих эффекты Коттона в молекуле, имеющей только осевую симметрию, спиральная комбинация электрического и магнитного дипольных моментов должна быть неидентична своему зеркальному отображению. Один и тот же переход между двумя состояниями будет иметь противоположную спиральность в двух разных энантиомерных формах одной и той же молекулы. Все попытки установить соотношение между конфигурацией молекулы и ее спектральными свойствами были предприняты на основе такой связи. Как в классической, так и в квантовой теории оптической активности было принято, что промотирование электрона по правой спирали приводит к положительному эффекту Коттона (т. е. разность г, — е р положительна). На рис. 18 показано пространственное расположение трис- и бисхелатных молекул О-конфигурации. В рассматриваемых ниже опытах Мэйсон [66] показал, что в случае трисхелатных молекул О-конфигурации наблюдается положительный эффект Коттона для компоненты Е и отрицательный эффект для компоненты А. Этот вывод дает возможность устанавливать конфигурацию спектроскопическим методом в случае, если -переход в трисхелатной молекуле обладает положительной вращательной силой, молекула имеет О-конфигурацию. [c.176]

Молекула Т1Си имеет форму тетраэдра, в центре которого находится атом титана, а в вершинах — атомы хлора. Все связи атома титана с атомами хлора равноценны и имеют ковалентный характер. Это находит подтверждение в физических и химических свойствах Т1С14 твердый Т1С14 образует молекулярные решетки, жидкий не проводит электрический ток, диамагнитен, хорошо растворяется в предельных углеводородах, образует продукты присоединения с неполярными молекулами. Дипольный момент ТЮЦ равен нулю. В парах мономолекулярен. Давление его паров приведено в табл. 47. [c.195]

В данной книге излагаются электронно-квантовые основы периодической системы элементов теория химической связи и структура молекул, электрические свойства молекул и методы расчета дипольных моментов зависимость электрических и других свойств от химического состава и структуры мшекул, от внешних факторов (электрическое поле, радиационное излучение, температура, влажность, давление и др.). [c.3]

Соотношение между инвариантами тензора а и у и структурой молекулы заключено в сложных формулах теории дисперсии и поляризуемости. Эти величины следует поэтому рассматривать как эмпирические параметры, которые важны для объяснения структуры молекулы. В этом плане заслуживает внимания валентно-оптическая схема, согласно которой электрические свойства молекул, например дипольный момент и поляризуемость, являются просто суммой дипольных моментов и поляризуемостей отдельных валентных связей молекулы [297]. Концепция поляризуемости связей, согласно которой каждая из связей имеет характерную для нее поляризуемость, впервые предложена Мэйе-ром и Оттербейном и развита количественно Заксом, Вонгом и Денби [298]. Полезность этой концепции состоит в возможности прогнозирования на ее основе ряда величин. Например, если известны основные значения поляризуемости связей, скажем связей С—С и С—Н. то на основе конформационной модели можно [c.324]

Во введении к этой главе был приведен целый ряд причин, по которым химики проявляют живейший интерес к геометрии молекул. Одна из этих причин — влияние геометрии на распределение заряда в молекуле — заслуживает более подробного обсуждения. В гл. 3 йыло показано, что распределение заряда в химической связи может иногда привести к разделению заряда и возникновению электрического дипольного момента. Это означает, что один конец молекулы приобретает кажущийся отрицательный заряд, а другой — кажущийся положительный заряд. Понятно, что такое разделение заряда очень интересует другие молекулы, которые могут столкнуться с данной молекулой—наличие у молекулы дипольного момента в значительной мере определяет ее химическое поведение. Благодаря дипольным моментам появляются сильные межмолекулярные взаимодействия, от которых зависит, насколько близко две молекулы могут подойти друг к другу, наиболее вероятные ориентации при их сближении и энергия, которую необходимо затратить, чтобы снова оттянуть эти молекулы друг от друга. Эти факторы находят отражение в таких свойствах, как, например, температура кипения, температура плавления, кристаллическая структура, растворимость, легкость, с которой молекула вступает в реакцию, а также во множестве других явлений, очень важных для химии. Некоторые примеры приведены в табл. 6.5, где сопоставлены данные для галогенов и галогеноводородов. [c.186]

За электрические свойства молекул ответственны их дипольные моменты и поляризуемости. Поляризуемости и гирации (см. [ ]) определяют оптические свойства молекул. Поведение молекул в магнитном поле зависит от их магнитных моментов и диамагнитных восприимчивостей. В случае малых молекул теоретическое рассмотрение этих свойств основывается на их аддитивности. Каждой химической связи или группе атомов можно приписать присущие им значения вектора дипольного момента 1, тензора поляризуемости а,, и т. д. Такого рода аддитивность действительно приближенно соблюдается у молекул, не содержащих сопряженных связей (см., например [ ]). В следующем приближении необходимо учитывать взаимодействие связей — скажем, дипольных моментов. На основе экспериментальных данных, относящихся к ограниченной совокупности молекул, строится полуэмпирическая теория, позволяющая вычислить физические постоянные для гораздо более обширной совокупности молекул. [c.272]

Эта формула дает лучшую сходимость с опытом, чем формула Борна. Метод Ван-Аркеля и де-Бура отличается от борновского тем, что в нем процесс гидратации разделяется на два этапа. Энергия образования первого гидратного слоя вычисляется на основе взаимодействия между газообразным ионом и полярными молекулами воды, т. е. взаимодействия, происходящего вне сферы жидкой фазы. Такой способ расчета позволяет учесть свойства отдельных молекул воды (их дипольные моменты, поляризуемость и т. п.). Поэтому при рассмотрении процесса образования первого гидратного слоя, где эти свойства особенно важны, появляется возможность отказаться от представления о воде лишь как о среде с определенной диэлектрической пропицаемостью. Поскольку на второй стадии цикла в воду вносится ион, уже частично гидратированный, с радиусом, зиачителглю большим, чем радиус исходного иона, то одна и та же ошибка в его определении здесь будет иметь меньи ее значение. Возмуихения, вызванные введением такого гидратированного иоиа в воду, будут меньшими, и представление о воде как о непрерывной среде с определенной диэлектрической проницаемостью, а следовательно, и применение формулы (2.14) оказываются более оправданными, чем в методе Борна. Молекулу воды Ван-Аркель и де-Бур представляют себе в виде с([)еры с радиусом 0,125 нм и электрическим моментом диполя, равкым 6,17-10 ° Кл.м (1,85 0). [c.59]

Большое практическое значение имеют механические и электрические сво1 -ства монослоев. Сильные взаимодействия между длинными углеводородными цепями параллельно ориентированных молекул плотного нерастворимого монослоя придают ему высокую прочность, а наличие дипольных моментов в функциональных концевых группах—свойства двойного электрического слоя. [c.475]