Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОЛЕКУЛ Дипольные моменты молекул

    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]


    ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОЛЕКУЛ. ДИПОЛЬНЫЙ МОМЕНТ [c.744]

    Для ПОЛНОГО исследования диэлектрических свойств растворов необходим широкий диапазон частот от О до 10 Гц, который невозможно охватить единым методом измерения е и е". Каждый частотный диапазон требует своей измерительной техники. Так, для определения диэлектрической проницаемости в статическом электрическом поле (/ = 0) или при постоянном токе используются установки на основе метода силового электростатического взаимодействия [19]. В диапазоне частот/< 10 Гц применяются преимущественно мостовые измерительные схемы, а при 10 колебательными контурами (резонансные и генераторные методы). Для измерений в сантиметровом и миллиметровом СВЧ-диапазоне радиоволн обычно применяются методы, основанные на использовании резонансных линий и объемных резонаторов [21, 78, 79], методы, использующие волны в свободном пространстве. В последние годы все более широкое применение находят методы временной диэлектрической спектроскопии [80], позволяющие производить измерения в диапазоне 10 средств современной диэлектрометрии и ограниченности настоящего издания в данном разделе будут рассмотрены лишь те из них, которые наиболее широко используются в практике измерений дипольных моментов молекул и в исследовании межмолекулярных взаимодействий в растворах. К ним относятся работающие на фиксированной частоте диэлектрометрические установки (диэлькометры) в ВЧ-диапазоне (/= 10 - 10 Гц), а также резонаторные средства измерений в СВЧ- диапазоне сантиметровых волн с/ 10 ° Гц. Первые из них фактически являются измерителями статической диэлектрической проницаемости, вторые измеряют е и е" в области аномальной дисперсии и позволяют наряду с ц определять времена диэлектрической релаксации молекул. [c.172]

    Химикам, конечно, уже давно было известно, что коллективные свойства молекул таких соединений, как парафины, можно достаточно точно выразить через аддитивные свойства связей. К этим свойствам относятся полная энергия (т. е. теплота образования), дипольный момент, длины связей и валентные углы (это тоже коллективные свойства, поскольку они должны быть такими, чтобы полная энергия молекулы была минимальной). Химики интерпретировали эти соотношения как указания на наличие локализованных связей и полагали, что связь между двумя атомами имеет постоянные свойства, не зависящие от их окружения. Некритическое отношение к этому факту привело к большой путанице и потраченным напрасно усилиям, Теоретики пытались объяснить, почему электроны в молекуле должны быть локализованы именно таким образом, а экспериментаторы пытались установить степень локализации. Как правило, они пытались сделать это, изучая одноэлектронные свойства, например распределение неспаренного спина в радикалах. Теперь соверщенно очевидно, что все эти попытки были несостоятельны. Электроны в молекулах не локализованы. Даже в насыщенных молекулах, таких, как парафины, они находятся на МО, охватывающих всю молекулу. Поэтому все попытки обсуждения одноэлектронных свойств в рамках представлений о локализованных связях не обоснованы и могут очень легко ввести в заблуждение. Однако коллективные свойства многих молекул по причинам, которые были указаны, могут быть почти такими, как при локализации валентных электронов в определенных связях. Модель локализованных связей молекул является скорее аналогом, чем описанием действительности. Достоинство этой модели заключается не в том, что она верна, а в том, что она позволяет просто и легко предсказывать свойства молекул, которые пока еще невозможно вычислять с помощью квантовой теории. Хорошим примером подобного приема служит применение в технике аналоговых вычислительных машин. В таком вычислителе можно моделировать напряжения в мосту с помощью набора электрических контуров задаваться вопросом, действительно ли электроны в молекуле локализованы, столь [c.186]


    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]

    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]

    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]


    Одним из главных свойств электровалентной молекулы, как указывал Льюис, оказывается наличие электрического дипольного момента ц. Дипольный момент может быть выражен в виде произведения заряда е каждого из участвующих ионов и расстояния d между центрами атомов. Ковалентная молекула имеет нулевой дипольны момент вследствие того, что электроны в молекуле группируются симметрично вокруг ядер (т. е. центр отрицательных зарядов всех электронов и центр положительных зарядов ядер совпадают). Всякое отклонение от такой группировки вызывает появление электрического диполя, который обладает определенным электрическим моментом. [c.552]

    Диэлектрическая проницаемость связана с тремя эффектами. Электронная поляризация — смещение электронных орбит происходит за время т сек и дает основной вклад в е в случае симметричных неполярных молекул. Ионная поляризация (у ионных кристаллов) — смещение ионов, составляющих остов кристалла или молекулы т сек. Дипольная или ориентационная поляризация связана с поворотом в электрическом поле молекул, имеющих дипольный момент. Эта поляризация приводит к гораздо большим значениям е, однако время, необходимое для ориентации молекул, составляет 10 1 —10" сек и сильно зависит от свойств, температуры и агрегатного состояния вещества. У веществ, молекулы которых обладают дипольным моментом, 6 может сильно зависеть от частоты. [c.320]

    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]

    Интенсивность полосы поглощения в ИК спектре зависит от изменения дипольного момента молекулы для соответствующего колебательного перехода. Момент перехода имеет свойства вектора, поэтому при поляризации падающего на образец излучения уровень поглощенной энергии зависит от угла между направлением момента перехода данного колебания и направлением электрического вектора электромагнитной волны. В связи с этим при работе в поляризованном свете появляется еще один параметр —дихроизм, который наряду с частотой, интенсивностью и формой колебания может быть использован для анализа структуры полимеров с помощью И К спектроскопии. [c.14]

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

    Экспериментальное определение величин дипольных моментов молекул в возбужденных состояниях не может быть основано на обычных методах измерения молекулярной поляризации (гл. II) вследствие весьма малого времени жизни этих состояний и, следовательно, ничтожных концентраций возбужденных молекул при обычных условиях возбуждения. Методы определения величин основаны на изучении оптических свойств молекул, помещенных в различные условия электрического взаимодействия со средой (растворители) илн с внешним электрическим полем, и связаны с исследованием одного из следующих явлений 1) сдвигов полос в спектрах поглощения и люминесценции в различных растворителях и при различных температурах 2) люминесценции и поглощения растворов в сильных электрических полях (поляризация люминесценции и электрический дихроизм) 3) спектров поглощения соединений в парообразном состоянии в электрическом поле (эффект Штарка). [c.232]

    Вода хорошо растворяет соли потому, что она обладает очень высокой диэлектрической проницаемостью и ее молекулы имеют тенденцию соединяться с ионами и образовывать гидратированные ионы. Оба эти свойства обусловлены большим электрическим дипольным моментом молекулы воды. [c.167]

    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]

    Дипольный момент молекулы является ее важной физической характеристикой, которая непосредственно связана с ее строением и определяет взаимодействие полярных молекул, а также их ориентацию во внешнем электрическом поле, что в свою очередь обусловливает диэлектрические свойства вещества. [c.60]

    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]

    Основной физической величиной, определяющей свойства рассеянной веществом электромагнитной радиации, является поляризуемость молекул. Напомним, что поляризуемость характеризует способность электрических заряДов, образующих молекулу, поляризоваться, т. е. смещаться из положений равновесия под действием внешнего электрического поля (в том числе и поля световой волны). Если записать выражение, определяющее дипольный момент молекулы р, индуцированный в ней световым полем i, через поляризуемость, которую мы для простоты будем считать скаляром, то оно примет вид [c.60]

    Возникает вопрос, какими будут свойства радиации, рассеянной веществом, если образующие его молекулы характеризуются поляризуемостью по (2.66), причем в качестве возбуждающего используется световой поток частоты vo. Для ответа на этот вопрос необходимо, очевидно, найти индуцированный электрический дипольный момент молекулы с помощью формулы (2.63), подставив в нее величину а(г) в форме (2.66). При этом получим [c.61]

    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]

    На основании представления о резонансе молекулы бензола между двумя структурами Кекуле можно предсказать стереохимические свойства молекулы бензола. Благодаря резонансу каждая из связей углерод — углерод в значи-, тельной степени является двойной со всеми вытекающими отсюда стереохимическими последствиями. Связи, соседние с двойной, лежат в одной плоскости. Вследствие этого вся молекула бензола должна быть плоской. Шесть связей углерод—углерод эквивалентны. Поэтому шестиугольник из ато-. мов углерода должен быть правильным, а связи углерод — водород должны быть направлены по продолжениям диагоналей. В течение нескольких последних лет все эти выводы были подтверждены экспериментально путем изучения электрических дипольных моментов производных бензола, электронографического исследования паров бензола, рентгенографического исследования кристаллических производных бензола и изучения раман- и инфракрасных спектров бензола. [c.133]

    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]

    Изотропные вещества в однородном электрическом поле большой напряженности обладают способностью к двулучепреломлению монохроматического линейно поляризованного луча света, распространяющегося перпендикулярно приложенному полю. Это явление было открыто в 1875 г. Керром в экспериментах со стеклом (прозрачное изотропное вещество), а также с жидкостями. Лишь в 1930 г. наблюдали эффект Керра в газах и парах. Таким образом, эффект Керра представляет электрооптическое явление, которое состоит в том, что изотропное вещество, помещенное в электрическое поле, приобретает свойство оптически одноосного кристалла с оптической осью, направленной вдоль приложенного поля, т. е. внешнее электрическое поле вызывает искусственную анизотропию вещества. Такое воздействие поля обусловлено тем, что анизотропные молекулы изотропного вещества под влиянием поля преимущественно ориентируются вдоль поля (рис. XIII.1). Наличие постоянного электрического дипольного момента молекул усиливает этот эффект. [c.234]

    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]

    Приповерхностные зоны материнской и дочерней фаз характеризуются особыми свойствами [19—24]. Протяженность таких зон зависит от природы компонентов системы. Если в кристаллах или жидкости имеются свободные носители зарядов, то они часто локализуются в непосредственной близи от границы раздела фаз. Носители же компенсирующего заряда располагаются в приповерхностных зонах диффузно на расстоянии, соизмеримом с дебаевским радиусом экранирования, который меняется от 10 до 10 А при переходе от кристаллизантов металлов к диэлектрикам [18—20]. Неравномерное распределение носителей заряда приводит к электрической и механической поляризации приповерхностной зоны, что должно сказаться и на распределении примеси. Если в системе нет свободных зарядов или невозможна их локализация на границе раздела фаз, то протяженность приповерхностной зоны жидкой фазы зависит от дипольного момента ее молекул и поляризующего действия кристаллов. Эта зона обнаружена, например, на поверхности стеклянных и металЯических пластин, смоченных водой [21]. Особыми свойствами отличается вода между кристаллами в концентрированных суспензиях, что проявляется в отклонении их поведения от закона Дарси [22] и в замедленной диффузии ионов в растворах между кристаллами таких суспензий [23]. Протяженность слоя воды, обладающего особыми свойствами, точно не установлена, однако [c.61]

    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]


Смотреть страницы где упоминается термин ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОЛЕКУЛ Дипольные моменты молекул: [c.27]    [c.80]    [c.146]    [c.103]    [c.106]    [c.103]   
Смотреть главы в:

Строение молекул -> ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОЛЕКУЛ Дипольные моменты молекул




ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Дипольные молекулы

Дипольный момент

Дипольный момент электрический молекул

Молекула дипольный момент

Электрические свойства



© 2025 chem21.info Реклама на сайте