Elektryczny moment dipolowy

Elektryczny moment dipolowy – wektorowa wielkość fizyczna charakteryzująca dipol elektryczny. Dipol jest układem dwóch ładunków o tych samych wartościach bezwzględnych, ale przeciwnych znakach. Elektryczny moment dipolowy p dwóch punktowych ładunków o jednakowych wartościach ${\displaystyle q}$ i przeciwnych znakach jest równy iloczynowi odległości między nimi i wartości ładunku dodatniego^[1]:

${\displaystyle \mathbf {p} =q\mathbf {d} ,}$

Wektor ${\displaystyle {\vec {p}}}$

gdzie wektor d ma kierunek prostej łączącej ładunki i zwrot od ładunku ujemnego do dodatniego^[2][3].

Elektryczny moment dipolowy można przyporządkować każdemu neutralnemu układowi wielu ładunków w przestrzeni (tzn. układowi, którego ładunek wypadkowy jest zerowy: ${\displaystyle \Sigma _{i}\ q_{i}=0}$). Momentem dipolowym takiego układu jest wektor:

${\displaystyle \mathbf {p} =\Sigma _{i}\ q_{i}\mathbf {r} _{i},}$

gdzie:

${\displaystyle \mathbf {r} _{i}}$ jest wektorem położenia ładunku ${\displaystyle q_{i}.}$

Gdy dipol o momencie dipolowym p znajduje się w polu elektrycznym o natężeniu E, to działa na niego moment siły M:

${\displaystyle \mathbf {M} =\mathbf {p} \times \mathbf {E} .}$

Moment dipolowy jest drugim (po całkowitym ładunku układu) wyrazem w szeregu multipolowym.

Jednostką elektrycznego momentu dipolowego w układzie SI jest C·m. Do opisu momentów dipolowych cząsteczek w fizyce atomowej i chemii stosuje się także jednostkę debaj (D).

Elektryczny moment dipolowy cząsteczek chemicznych

Moment dipolowy cząsteczki H₂O.
−δ: ładunek ujemny
+δ: ładunek dodatni
p: moment dipolowy

Fotoizomeryzacja azobenzenu.
Moment dipolowy izomeru trans: 0 D
Moment dipolowy izomeru cis: 3 D^[4]

Cząsteczki chemiczne mają niezerowe momenty dipolowe, jeśli atomy o różnych elektroujemnościach są w nich rozmieszczone nierównomiernie^[5].

Elektryczne momenty dipolowe wybranych cząsteczek chemicznych^[6]

Cząsteczka	Moment dipolowy D	Moment dipolowy 10−30 C·m
CO	0,11	0,37
HI	0,45	1,50
HBr	0,83	2,76
H2S	0,98	3,24
PF3	1,03	3,42
HCl	1,11	3,70
NH3	1,47	4,91
HF	1,83	6,09
H2O	1,85	6,15
AgI	4,55	15,18
NaI	9,24	30,82
RbI	ok. 11,5	ok. 38,4

Przykłady związków chemicznych o zerowym momencie dipolowym:

• dwutlenek węgla CO₂
• dwusiarczek węgla CS₂
• metan CH₄
• czterochlorek węgla CCl₄
• cyjan C₂N₂
• podtlenek węgla C₃O₂
• heksafluorek siarki SF₆
• benzen C₆H₆
• hydrochinon C₆H₄(OH)₂
• kwas tereftalowy C₆H₄(COOH)₂
• tetratlenek diazotu N₂O₄
• dimetyloglioksym

Zobacz też

• kwadrupol
• magnetyczny moment dipolowy