dipolimomenttien

Dipolimomentti on sähköinen momentti, joka kuvaa molekyylin sisäistä varausten eroa ja niiden etäisyyksiä. Se on vektori, jonka suunta osoittaa kohti positiivisesti varautunutta osaa ja jonka pituus mittaa varausten kokonaisjakoa molekyylin sisällä. Dipolimomentti kertoo, kuinka vahva polaarisuus molekyylillä on.

Yksikkö on Debye (D). 1 Debye vastaa noin 3.33564×10^-30 coulombimetriä. Suuruus voidaan kirjoittaa mu = ∑ q_i r_i, jossa q_i ovat atomien osittaisvarauksia ja r_i niiden etäisyyksiä valitusta koordinaatistosta. Käytännössä dipolimomentti riippuu molekyylin geometrisesta rakenteesta sekä elektronien jakautumisesta.

Mitoitus ja laskenta: Dipolimomenttia voidaan arvioida kokeellisesti muun muassa mikroaaltokiihtyssä spektrissä ja dielektrisissä mittauksissa. Teoreettisesti sitä voidaan laskea ab initio- tai tiheimmän vaiheiman (DFT) kvanttijärjestelmien avulla, jolloin ratkaistaan sähköinen tiheys ja sen summa.

Esimerkkejä: veden dipolimomentti on noin 1.85 Debeyta, ja hiilidioksidilla on käytännössä nolla Debeyta symmetrian vuoksi. Metanolin dipolimomentti on selvästi suurempi, mikä heijastaa sen polaarisuutta.

Merkitys: Dipolimomentti vaikuttaa molekyylin polaarisuuteen, vuorovaikutuksiin muiden molekyylien kanssa sekä liukoisuuteen ja dielektrisiin ominaisuuksiin. Se on keskeinen tekijä molekyylien ratkeutumisessa, reaktiovalmistuksissa ja spektraalisissa havainnoissa.

Historia: Käsitteen kehittäjänä pidetään Peter Debyea 1900-luvun alkupuoliskolla, ja dipolimomentti on sittemmin tullut perusmittari polaarisuuden tutkimuksessa.