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Elektrisches Dipolmoment

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In der Chemie ist das Dipolmoment ein Maß für die Stärke eines Dipolmoleküls.

In der Physik ist es (fast analog zur Chemie) ein Maß für die räumliche Ladungstrennung. Hat man in einem Körper, z.B. einem Molekül, an unterschiedlichen Orten eine elektrische Ladung unterschiedlichen Vorzeichens, d.h. wenn der Schwerpunkt der negativen Ladungen (Elektronen) und der Schwerpunkt der positiven Ladungen (Atomkerne) nicht zusammenfallen, besitzt dieser Körper ein elektrisches Dipolmoment. Der Körper ist dann ein Dipol.

Es sind auch andere Dipole (z. B. magnetische Dipole) möglich, die folglich auch andere Dipolmomente ausbilden.

Befindet sich zu einer positiven Ladung Q im Abstand \vec l eine negative Ladung -Q, und sind diese Ladungen untereinander starr verbunden, so besitzt diese Struktur ein Dipolmoment der Größe:

\vec p=Q\cdot \vec l

Je höher die Ladung Q, desto höher auch das Dipolmoment. Auch wenn die Ladungen weiter auseinanderrücken (von der negativen zur positiven Ladung gerichteter Abstand l) wird das Dipolmoment größer.

Trotz der Umstellung auf das SI-System wird weiterhin die cgs-Einheit Debye als Einheit des Dipolmoments verwendet, benannt nach dem holländischen Physiker Peter Debye. Der Grund dafür liegt darin, dass man bei der Verwendung der SI-Einheit Coulomb-Meter mit sehr kleinen Zahlen umgehen müsste:

[p]= 1\ \mathrm{Debye} = 3{,}336 \cdot 10^{-30}\ \mathrm{Coulomb} \cdot \mathrm{Meter}

Beispiele

Für Moleküle liegt das Dipolmoment meist im Bereich von 0 bis 12 Debye.

Molekül Dipolmoment in Debye Dipolmoment in 10-30·Cm
CO 0,11 0,367
HI 0,38 1,268
HBr 0,74 2,469
H2S 0,92 3,069
PF3 1,025 3,419
HCl 1,03 3,436
NH3 1,46 4,871
H2O 1,844 6,152
HF 1,9 6,338
CH2O 2,34 7,806
NaCl 8,5 28,356
KF 8,6 28,690
KI 9,24 30,825
KCl 10,27 34,261
KBr 10,41 34,728
CsCl 10,42 34,761

Bestimmung

Das Dipolmoment kann man mit Hilfe der Debye-Gleichung durch Messung der Dielektrizitätskonstante bestimmen. Ferner geben Messungen des Stark-Effekts Auskunft über das Dipolmoment eines Stoffes.

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