.Рис. 1.26. Конфигурации различных молекулЧем более полярны молекулы, чем значительнее смещены валентные электронные парык одному из атомов, тем больше µ. Наоборот, если электрическая асимметрия молекулнезначительна, то величина µ невелика.Дипольные моменты обычно определяют экспериментально, измеряя относительнуюдиэлектрическую проницаемость ε веществ при различных температурах. Если веществопоместить в электрическое поле, создаваемое конденсатором, то емкость последнеговозрастает в ε раз, т. е. ε = с/с 0 (где с 0 и с - емкость конденсатора в вакууме и в средевещества).Энергия электрического поля в конденсаторе U выражается соотношением:U = 1/2cV 2 ,где V-напряжение на обкладках конденсатора.<strong>И</strong>з приведенного уравнения видно, что конденсатор в среде вещества имеет большийзапас энергии, чем в вакууме (с>1). Это обусловлено тем, что под действием электрическогополя происходит поляризация среды - ориентация диполей и деформация молекул. Первыйэффект зависит от температуры, второй - не зависит.
Температурную зависимость относительной диэлектрической проницаемости вещества евыражает уравнение Ланжевена - Дебая:где М — относительная молекулярная масса вещества; ρ - плотность вещества; N А -постоянная Авогадро; k-постоянная Больцмана, равная R/N А (R - универсальная газоваяпостоянная); α - деформационная поляризуемость молекул.<strong>И</strong>змерив ε при двух температурах, с помощью уравнения Ланжевена-Дебая можноопределить α и µ. Есть и другие методы экспериментального определения µ.Дипольные моменты некоторых молекул приведены в табл. 1.9.По данным, приведенным в табл. 1.9, можно проследить, как меняется полярность связив группе сходных веществ. Так, в ряду НСl, HBr, HI дипольные моменты, а значит,полярность связи уменьшаются. Снижение µ в этом ряду объясняется уменьшением разностиэлектроотрицательностей между галогеном и водородом (разность электроотрицательностейхарактеризует полярность связи).Таблица 1.9. Дипольные моменты некоторых молекулМолекула µ·10 30 , Кл·м Молекула µ·10 30 , Кл·м Молекула µ·10 30 , Кл·мН 2 O 5,52 N 2 O 0,51 CsF 24Н 2 O 2 6,77 NO 6,48 CsCl 31,2HF 5,73 NO 2 0,87 CsI 36,8НСl 3,24 HNO 3 6,47 СН 3 ОH 5,13НВr 2,97 F 2 O 0,90 С 2 Н 5 OН 5,01HI 1,14 BrF 3,87 СHСl 3 3,03NH 3 4,44 О 3 1,59 HСООН 4,05РН 3 1,74 H 2 S 3,30 СH 3 СООH 5,19АsН 3 0,39 NaCl 30 С 6 H 5 СH 3 1,11Рис. 1.27. Сравнение дипольных моментов водородных соединений элементов VII и Vгрупп периодической системыПараллелизм значений µ в двух сходных рядах соединений иллюстрирует рис. 1.27.Дипольный момент многоатомной молекулы можно считать равным векторной суммедипольных моментов всех ее связей (пренебрегая их взаимным влиянием). Векторноесложение дипольных моментов связей иллюстрирует рис. 1.28; во всех случаях принято, чтовектор направлен от зарядов «+» к «−» (заряды показывают полярность диполя).