Dipola definīcija ķīmijā un fizikā

Šī virziena meklētāja antena ir izgatavota no 16 dipolu elementu bloka.

vzmaze / Getty Images

Dipols ir pretēju elektrisko lādiņu atdalīšana. Dipolu kvantitatīvi nosaka pēc tā dipola moments (m).

Dipola moments ir attālums starp lādiņiem, kas reizināts ar lādiņu. Dipola momenta mērvienība ir debijs, kur 1 debijs ir 3,34 × 10⁻³⁰C ·m. Dipola moments ir vektora lielums, kam ir gan lielums, gan virziens.

Elektriskā dipola momenta virziens norāda no negatīvā lādiņa uz pozitīvo lādiņu. Jo lielāka ir elektronegativitātes atšķirība, jo lielāks ir dipola moments. Attālums, kas atdala pretējos elektriskos lādiņus, ietekmē arī dipola momenta lielumu.

Dipolu veidi

Ir divu veidu dipoli:

• Elektriskie dipoli
• Magnētiskie dipoli

Elektriskais dipols rodas pozitīvu un negatīvu lādiņu gadījumā (piemēram, protons un elektrons vai a katjonu un an anjonu ) ir atsevišķi viens no otra. Parasti lādiņus atdala neliels attālums. Elektriskie dipoli var būt īslaicīgi vai pastāvīgi. Pastāvīgu elektrisko dipolu sauc par elektretu.

Magnētiskais dipols rodas, ja ir slēgta cilpa elektriskā strāva , piemēram, stieples cilpa, caur kuru plūst elektrība. Jebkuram kustīgam elektriskam lādiņam ir arī saistīts magnētiskais lauks. Strāvas cilpā magnētiskā dipola momenta virziens norāda caur cilpu, izmantojot labās puses satvēriena noteikumu. Magnētiskā dipola momenta lielums ir cilpas strāva, kas reizināta ar cilpas laukumu.

Dipolu piemēri

Ķīmijā dipols parasti attiecas uz lādiņu atdalīšanu molekulā starp diviem kovalenti saistītiem atomiem vai atomiem, kuriem ir kopīga jonu saite. Piemēram, ūdens molekula (H_diviO) ir dipols.

Molekulas skābekļa pusei ir neto negatīvs lādiņš, savukārt pusei ar diviem ūdeņraža atomiem ir neto pozitīvs elektriskais lādiņš. Molekulas lādiņi, tāpat kā ūdens, ir daļēji lādiņi, kas nozīmē, ka protonam vai elektronam tie nesakrīt ar “1”. Visas polārās molekulas ir dipoli.

Pat lineāra nepolāra molekula, piemēram, oglekļa dioksīds (CO_divi) satur dipolus. Visā molekulā ir lādiņa sadalījums, kurā lādiņš ir atdalīts starp skābekļa un oglekļa atomiem.

Pat vienam elektronam ir magnētiskais dipola moments. Elektrons ir kustīgs elektriskais lādiņš, tāpēc tam ir maza strāvas cilpa un tas rada magnētisko lauku. Lai gan tas var šķist neintuitīvi, daži zinātnieki uzskata, ka vienam elektronam var būt arī elektriskā dipola moments.

Pastāvīgs magnēts ir magnētisks elektrona magnētiskā dipola momenta dēļ. Stieņa magnēta dipols ir vērsts no tā magnētiskajiem dienvidiem uz magnētiskajiem ziemeļiem.

Vienīgais zināmais veids, kā izveidot magnētiskos dipolus, ir strāvas cilpu veidošana vai kvantu mehānikas spin.

Dipola robeža

Dipola momentu nosaka tā dipola robeža. Būtībā tas nozīmē, ka attālums starp lādiņiem saplūst līdz 0, savukārt lādiņu stiprums atšķiras līdz bezgalībai. Lādiņa stipruma un atdalīšanas attāluma reizinājums ir nemainīga pozitīva vērtība.

Dipols kā antena

Fizikā cita dipola definīcija ir antena, kas ir horizontāls metāla stienis ar vadu, kas savienots ar tā centru.