Электрические свойства молекул и дипольный момент

Для познания природы органических молекул много дали исследования их электрических свойств. Начало этим исследованиям положил Дебай еще в 1912 г.

Исследуя диэлектрические постоянные растворенных веществ при разных температурах, Дебай нашел, что диэлектрические постоянные некоторых веществ не изменяются при изменениях температуры, тогда как для других веществ в растворах и в газообразном состоянии они зависят от температуры. Изменение поляризации с температурой Дебай объяснил тем, что молекулы этих веществ электрически полярны и что поэтому в электрическом поле, кроме обычной поляризации (в результате деформации молекул), происходит также поляризация вследствие определенной ориентации молекул-диполей по отношению к силам электрического поля. Если вещество находится в газообразном или растворенном состоянии, эта ориентация молекул-диполей нарушается вследствие теплового движения молекул. Поэтому слагающая поляризации, зависящая от ориентации молекул-диполей, уменьшается с повышением температуры

Молекулярная поляризация веществ этого рода в газообразном состоянии и в растворах может быть вычислена по формуле Дебая:

Здесь а — постоянная, а величина b определяется из следующего выражения:

где N — число молекул в грамм-молекуле вещества (число Авогадро);

К — постоянная;

μ — электрический момент молекулы-диполя, который и получил название дипольного момента.

Приведенное уравнение дает возможность вычислить дипольные моменты на основании экспериментальных данных для веществ в газообразном состоянии и в виде растворов в неполярных растворителях (гексан, сероуглерод, бензол и пр.).

Полярность молекул, бесспорно, подтверждается опытами, показавшими отклонение путей молекул, движущихся в электрическом поле.

С точки зрения электронных представлений о природе химической связи полярность молекул объясняется следующим образом.

Ковалентная связь, осуществляемая общей парой электронов, редко оказывается электрически симметричной. Это имеет место только при соединении одинаковых атомов или групп

или атомов с близким электронным сродством.