Дипольный момент важная молекулярная константа


Download 285 Kb.
bet1/7
Sana20.09.2020
Hajmi285 Kb.
  1   2   3   4   5   6   7

Дипольный момент  важная молекулярная константа

План.

1. Клаузиуса — Моссотти формула 

2. Ланжевена-Дебая формула

3. Лоренц—Лоренца формула 

4. Рефрактометрический метод

Клаузиуса — Моссотти формула (уравнение, закон), выражает зависимость статической диэлектрической проницаемости e неполярного диэлектрика от поляризуемости a его молекул, атомов или ионов и от их числа N в 1 см3 (если диэлектрик состоит из частиц одного сорта):

 (1)

где {\displaystyle \varepsilon } — диэлектрическая проницаемость, N{\displaystyle N} — количество частиц в единице объёма, а α{\displaystyle \alpha } — их поляризуемость.



Получена независимо друг от друга в 1850 г. Оттавиано Ф. Моссотти и в 1879 г. Рудольфом Ю. Э. Клаузиусом. Уточним, что под поляризуемостью частицы здесь понимается коэффициент{\displaystyle \alpha } α, связывающий напряжённость  постоянного  электрического поля {\displaystyle {\vec {E}}}, действующего на частицу, с дипольным моментом {\displaystyle {\vec {p}}}, образующимся у частицы под действием этого поля:



{\displaystyle {\vec {p}}=\alpha {\vec {E}}.}Поскольку предполагается, что поле во времени не изменяется, то его действие способно вызывать смещения частиц как с малой массой — электронов, так и с большой — ионов и атомов. Соответственно, в данном случае поляризуемость включает в себя электронную, ионную и атомную поляризуемости. Формулу записывают также в виде:

 (2)

  где М молекулярная масса вещества,  — его плотность, NA — Авогадро число. Правую часть (2) иногда называют молекулярной поляризацией. Если вещество состоит из частиц нескольких сортов с поляризуемостями {\displaystyle \alpha _{i}}αi и объёмными концентрациями Ni{\displaystyle N_{i}}, то формула принимает вид:



{\displaystyle {\frac {\varepsilon -1}{\varepsilon +2}}={\frac {4\pi }{3}}\left[N_{1}\alpha _{1}+N_{2}\alpha _{2}+\cdots +N_{n}\alpha _{n}\right].}

Формула применима только по отношению к неполярным диэлектрикам, то есть к таким, частицы которых собственным дипольным моментом не обладают. Для применимости формулы необходимо также, чтобы диэлектрик был изотропным.



Клаузиуса — Моссотти формула  строго выполняется для неполярных газов при низких (<200—500 мм рт. ст., или 26,6—66,5 кн/м2) и средних (от 500 мм рт. cm. до 5 атм, или 66,5— 500 кн/м2) давлениях; приближённо — для неполярных газов при повышенных (выше 5—10 атм, или 0,5—1 Мн/м2) давлениях, для неполярных жидкостей и для многих неполярных кристаллов.  Для видимого света (высокочастотное электрическое поле) диэлектрическая проницаемость равна квадрату показателя преломления: e = n2. В таких полях связь между e и электронной поляризуемостью выражается Лоренц — Лоренца формулой. Ланжевен и Дебай обобщили её на случай полярных диэлектриков, в которых проявляется как электронная, так и ориентационная поляризация. Соответствующее выражение, носящее название формула Ланжевена-Дебая с имеет вид:

 

 

Последняя формула позволяет определить величину дипольного момента полярной молекулы ро. Если в диэлектрике имеют место все три типа поляризации, то формула приобретает вид:



 

 

 

Исследуя на опыте зависимость ε от Т, можно получить зависимость  от  и по данной зависимости определить, какой тип поляризации имеет место в данном диэлектрике.



Обычный метод измерения ε основан на сопоставлении емкости С2 плоского конденсатора, у которого пространство между пластинами заполнено диэлектриком, с емкостью С1 конденсатора, имеющего аналогичные пластины, но без диэлектрика между ними. Емкости С1 и С2 выражаются формулами:

 ,  ,

где ε1 - диэлектрическая проницаемость воздуха, ε- диэлектрическая проницаемость вещества, заполняющего конденсатор, S – площадь пластин, d – расстояние между пластинами.



Download 285 Kb.

Do'stlaringiz bilan baham:
  1   2   3   4   5   6   7




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2020
ma'muriyatiga murojaat qiling