dipolmoment

Der Dipolmoment (Dipolmoment) ist ein Vektor, der die räumliche Trennung von positiven und negativen Ladungen in einem Molekül oder System beschreibt. Formal lässt er sich definieren als μ = ∑_i q_i r_i für diskrete Ladungen, wobei r_i der Ort der Ladung q_i ist. Für neutrale Systeme ist μ unabhängig vom Ursprung. Bei einer kontinuierlichen Ladungsverteilung lautet μ = ∫ r ρ(r) d^3r, wobei ρ die Ladungsdichte repräsentiert.

Die SI-Einheit ist Coulomb-Meter; in der Chemie wird häufig die Debye (D) verwendet. 1 D = 3,33564×10^-30 C·m; 1 D ≈ 0,20819 eÅ. In Molekülen ergibt ein permanentes Dipolmoment eine asymmetrische Verteilung der Elektronen und damit Polarität.

Homonukleare Diatome haben in der Regel kein Dipolmoment, während heteronukleare Diatome wie HCl ein Dipolmoment besitzen. Allgemein gilt: Je größer das Dipolmoment, desto polarer ist das Molekül. Die Richtung des Dipolmoments zeigt von der negativen zur positiven Ladung.

Messung und Berechnung: Das Dipolmoment kann experimentell durch Spektroskopie bestimmt werden, insbesondere durch Mikrowellenspektroskopie, die die Rotationslinienintensitäten verwendet. Der Stark-Effekt in externen Feldern liefert weitere Informationen. Theoretische Werte werden durch Quantenchemie berechnet (z. B. HF, DFT, MP2) oder aus Geometrie und Teilladungen abgeleitet.

Bedeutung: Das Dipolmoment beeinflusst intermolekulare Kräfte, Löslichkeiten, Siedepunkte und IR-Aktivität. Es ist ein zentraler Indikator für die Polarität eines Moleküls und damit für viele physikalische und chemische Eigenschaften. Typische Werte: HCl ca. 1,08 D; H2O ca. 1,85 D; NH3 ca. 1,47 D; CO ca. 0,11 D.