dipolinteraktioner

Dipolinteraktioner är elektrostatiska krafter mellan elektriska dipolmoment hos molekyler. De är centrala för polarmolekylers beteende och påverkar bland annat vätskors struktur, lösningsmedelsbeteende och fasövergångar. Avståndet mellan molekyler spelar en stor roll eftersom dessa krafter avtar snabbt med avståndet.

Vid dipol-dipol-interaktioner skiljer man mellan olika mekanismer. Permanenta dipoler kan attrahera varandra genom Keesom-krafter, där energin är orienteringsberoende. En permanent dipol kan också inducera en dipol i en annan molekyl och då uppstår Debye-krafter. Två inducerade dipoler påverkar varandra via London-dispersionskrafter (även kallade van der Waals-krafter). Den totala effekten av dipol-interaktioner i en substans beror därför på vilka molekyler som finns och deras orientering.

Den potentiella energin mellan två punktiska dipoler i vakuum ges ungefär av U = (1/4πε0 r^3) [μ1·μ2 − 3(μ1·r̂)(μ2·r̂)], där μ1 och μ2 är dipolmomenten, r är avståndet mellan dipolerna och r̂ är enhetsvektorn i riktningen mellan dem. Energin är minsta när dipolerna ligger i linje med varandra och riktas i motsatta hållningar, vilket leder till orienteringsberoende attraktionskrafter. Vid temperaturer där molekylrotation är betydande reduceras den direkta orienteringsdelen, men dipolinteraktionerna kan ändå vara betydelsefulla för struktur, koalescens och dielektriska egenskaper i materia.

Dipolinteraktioner är särskilt viktiga för polarvätskor, lösningsmedelsval, protein- och biomolekylers miljöer samt för dielectricitet och fasbeteende i olika material.