Erfahren Sie, was ein Dipol in Chemie und Physik ist

Ein Dipol ist eine Trennung entgegengesetzter elektrischer Ladungen. Ein Dipol wird durch sein Dipolmoment (μ) quantifiziert. Ein Dipolmoment ist der Abstand zwischen Ladungen multipliziert mit der Ladung. Die Einheit des Dipolmoments ist das Debye, wobei 1 Debye 3,34 × 10 ist⁻³⁰ Cm. Das Dipolmoment ist eine Vektorgröße, die sowohl Größe als auch Richtung hat. Die Richtung eines elektrischen Dipolmoments zeigt von der negativen Ladung zur positiven Ladung. Je größer der Unterschied in der Elektronegativität ist, desto größer ist das Dipolmoment. Die Entfernung, die entgegengesetzte elektrische Ladungen trennt, beeinflusst auch die Größe des Dipolmoments.

Arten von Dipolen

Es gibt zwei Arten von Dipolen - elektrische Dipole und magnetische Dipole.

Ein elektrischer Dipol entsteht, wenn positive und negative Ladungen (wie ein Proton und ein Elektron oder ein Kation und ein Anion) voneinander getrennt sind. In der Regel sind die Gebühren durch einen kleinen Abstand voneinander getrennt. Elektrische Dipole können vorübergehend oder dauerhaft sein. Ein permanenter elektrischer Dipol wird Elektret genannt.

Ein magnetischer Dipol liegt vor, wenn eine geschlossene Stromschleife vorliegt, z. B. eine Drahtschleife, die von Elektrizität durchflossen wird. Mit jeder sich bewegenden elektrischen Ladung ist auch ein Magnetfeld verbunden. In der aktuellen Schleife zeigt die Richtung des magnetischen Dipolmoments mithilfe der Rechtsgriffregel durch die Schleife. Die Größe des magnetischen Dipolmoments ist der Strom der Schleife multipliziert mit der Fläche der Schleife.

Beispiele für Dipole

In der Chemie bezieht sich ein Dipol normalerweise auf die Trennung von Ladungen innerhalb eines Moleküls zwischen zwei kovalent gebundenen Atomen oder Atomen, die sich eine Ionenbindung teilen. Zum Beispiel ein Wassermolekül (H₂O) ist ein Dipol. Die Sauerstoffseite des Moleküls trägt eine negative Nettoladung, während die Seite mit den beiden Wasserstoffatomen eine positive elektrische Nettoladung aufweist. Die Ladungen eines Moleküls sind wie Wasser Teilladungen, dh sie addieren sich nicht zur "1" für ein Proton oder Elektron. Alle polaren Moleküle sind Dipole.

Sogar ein lineares unpolares Molekül wie Kohlendioxid (CO₂) enthält Dipole. Es gibt eine Ladungsverteilung über das Molekül, in der die Ladung zwischen dem Sauerstoff- und dem Kohlenstoffatom aufgeteilt ist.

Sogar ein einzelnes Elektron hat ein magnetisches Dipolmoment. Ein Elektron ist eine sich bewegende elektrische Ladung, hat also eine kleine Stromschleife und erzeugt ein Magnetfeld. Einige Wissenschaftler glauben, dass ein einzelnes Elektron auch ein elektrisches Dipolmoment haben kann, obwohl dies kontraintuitiv zu sein scheint!

Ein Permanentmagnet ist wegen des magnetischen Dipolmoments des Elektrons magnetisch. Der Dipol eines Stabmagneten zeigt von seinem magnetischen Süden nach seinem magnetischen Norden.

Der einzige bekannte Weg, um magnetische Dipole herzustellen, besteht in der Bildung von Stromschleifen oder durch quantenmechanischen Spin.

Die Dipolgrenze

Ein Dipolmoment wird durch seine Dipolgrenze definiert. Im Wesentlichen bedeutet dies, dass der Abstand zwischen den Ladungen gegen 0 konvergiert, während die Stärke der Ladungen gegen unendlich abweicht. Das Produkt aus Ladungsstärke und Trennstrecke ist ein konstanter positiver Wert.

Dipol als Antenne

In der Physik ist eine andere Definition eines Dipols eine Antenne, die ein horizontaler Metallstab ist, an dessen Zentrum ein Draht angeschlossen ist.