Реферат: Електричні властивості молекул. Поведінка речовини в зовнішньому електричному полі

c₁ – концентрація транс-форми, с₂ – концентрація цис-форми.

Якщо μ₁ = 0, тоді

μ² = с₂ μ₂ ² ; .

= K(T); K_piв = ,

K – стала Больцмана; ΔЕ – величина потенціального бар’єру і

ΔЕ = –KTlnK_рів .

По температурній залежності дипольного моменту газу можна знайти концентрації ізомерів, через них знайти K_рів , а черех K_рів – величину потенціального бар’єру, що відділяє два ізомери.

Вивчаючи дипольні моменти молекул, які здатні до поворотної ізомерії, можна одержати відомості про поворотну ізомерію. З дипольних моментів можна судити про геометрію молекул і їх симетрію. Але вирішити однозначно про геометрію молекули, виходячи з дипольних моментів, неможливо, можна лише припустити ту чи іншу форму молекули.

Поляризуємість молекул. Тензор поляризуємості. Якщо речовину помістити в електричне поле (Е), то заряджені частки молекули (електрони і ядра) зміщуються з своїх положень у напрямку силових ліній прикладеного поля. В молекулах виникає індукований дипольний момент, величина якого пропорційна напрузі прикладеного поля: μ₂ = α · Е, α – коефіцієнт пропорційності, який характеризує поляризуємість молекули.

тобто поляризуємість молекули вимірюється в одиницях об’єму.

α показує – наскільки сильно деформується електронна оболонка молекули під дією зовнішнього електричного поля. Різні молекули при одному і тому ж значенні Е будуть мати різні α.

α буде скалярною величиною лише в тому випадку, якщо під дією сил електричного поля зміщення електронної густини молекули у всіх трьох взаємно перпендикулярних напрямках буде однаковим.

В загальному випадку зміщення електронної густини у трьох напрямках, як правило, різне: найбільше зміщення електронної густини спостерігається у тому напрямку, який співпадає з напрямком прикладного поля. У загальному випадку:

де x, k, y i z – цілі величини.

α_ik може бути записане у вигляді тензора

,

α_хх – зміщення електронної оболонки вздовж осі х, якщо напруга прикладена по осі х;

α_ху – зміщення по осі х, якщо поле прикладене по осі у;

α_хz – зміщення по осі х, якщо поле прикладене по осі z.

Найбільшу величину мають діагональні складові тензора. Крім того, доведено, що компоненти тензора, які симетрично розташовані відносно діагоналі, рівні між собою: α_ху = α_ух ; α_хz = α_zх ; α_уz = α_zу – симетричний тензор. Такий тензор можна звести до діагонального вигляду

.

Якщо всі три діагональні складові тензора не рівні один одному, то геометричне зображення тензора поляризуємості являє собою 3х-осьовий еліпсоїд. Це випадок анізотропної молекули, яка відноситься до груп низкьої симетрії.

Якщо два з трьох діагональних складових рівні, то геометричним образом такого тензора буде двохосьовий еліпсоїд обертання. Такі молекули відносяться до груп середньої симетрії.

Якщо всі три складові діагонального тензора рівні між собою, тоді еліпсоїд обертання переходить у кулю, і поляризуємість стає скалярною величиною. Такі молекули відносяться до груп вищої симетрії.

Поведінка речовин в електричному полі. Розглянемо явища, які виникають у речовині при розміщенні його в зовнішньому електричному полі. Поля можна розділити на електростатичне, для якого напруга стала, і змінне, для якого напруга з часом змінюється за певним законом. Поведінка речовин у постійному і змінному полях відрізняється.

Розглянемо поведінку речовин у постійному полі.

Якщо речовину помістити в зовнішньому полі, то в речовині виникає явище поляризації – заряджені частинки – ядра і електрони кожної молекули зміщуються з своїх рівноважних положень в напрямку силових ліній поля. В молекулі виникає індукований полем дипольний момент, який буде пропорційний напрузі прикладеного поля: μ_інд = α · Е, α – називається поляризуємістю, вимірюваною в одиницях об’єму (см³ ):