Das elektrische Dipolmoment

Susanne Friedrich
24.01.2013
Das elektrische Dipolmoment
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Elektrischer Dipol: örtliche Trennung individueller Ladungsschwerpunkte
Drei verschiedene Dipole momentaner, induzierter und permanenter Dipol
Dipolmomente nur in den Punktgruppen C und Cnv, da sich bei Sn, i, C2 senkrecht zu Cn und σ
senkrecht zu Cn die einzelnen Dipolmomente gegenseitig aufheben
Berechnung
q = 10-20 C und l = 10-10 m  p = 10-30 Cm
Sehr kleine Werte deshalb Angabe in Debye (D): 1 D = 3,33564·10-30 Cm
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Rayleigh-Streuung:
elektromagnetische Strahlung kann von Dipol absorbiert werden
Dipol wird in Schwingung/ Rotation versetzt
Polarisierbarkeit ändert sich
schwingender/ rotierender Dipol emittiert elektromagnetische Strahlung
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Da die Polarisierbarkeit nicht richtungsabhängig ist kann die elektromagnetische Strahlung in
jede beliebige Richtung abgegeben werden.
Stark-Effekt:
 Tritt bei Dipolen in einem elektrischen Feld auf. Unpolare Moleküle werden im elektrischen
Feld zu induzierten Dipolen. Polare Moleküle richten sich im elektrischen Feld entlang der
Feldlinien aus. Die Ausrichtung ist nicht starr, da die Wärmebewegung der Ausrichtung
entgegen wirkt.
 Die Ausrichtung im elektrischen Feld verursacht eine Energieverschiebung, welche eine
Aufspaltung entarteter Zustände erzeugt.
 Energieverschiebung im permanenten Dipol
linearer Stark-Effekt
im induzierten Dipol unter Berücksichtigung der Polarisierbarkeit
quadratischer Stark-Effekt
 Elektrisches Feld von schwingenden Nachbaratomen erzeugt (Schwingung resultiert aus
Wärmebewegung), dann ergibt sich Signalverbreiterung statt Signalaufspaltung im Spektrum.
Susanne Friedrich
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24.01.2013
Messung von Dipolmomenten erfolgt über die Dielektrizitätskonstante εr, welche durch die
Kapazitätsänderung eines Kondensators ermittelt wird.
 Dafür wird ein Dipolmeter verwendet, welches aus zwei Oszillatoren A und B besteht. A
besitzt eine konstante Schwinungsfrequenz, bei B lässt sich die Schwinungsfrequenz
variieren. B besteht aus zwei Kondensatoren D und Z, wobei D in seiner Kapazität variabel ist
und Z die Messzelle darstellt.
Bildquelle 1: http://www.ptc.uni-frankfurt.de/pc-praktikum/onlineskripte/Versuch45.pdf
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Schwinungsfrequenzen werden zur destruktiven Interferenz abgeglichen, das heißt A und B
haben dieselbe Schwingungsfrequenz. Mittels einer Kalibrierkurve wird aus der Frequenz die
Dielektrizitätskonstante bestimmt.
Die Messungen werden bei verschiedenen Molenbrüchen durchgeführt, um anschließend
daraus das Dipolmoment zu berechnen.
Die grundlegende Gleichung ist von Clausius und Mosotti: