Определение молярной рефракции. Поляризуемость и ее составляющие. Молярная поляризация. Рефракция. Аддитивность рефракции

Страницы работы

Фрагмент текста работы

8

 

Лабораторная работа № 6

Определение молярной рефракции

Теоретическое введение

Поляризуемость и ее составляющие

Если молекулу поместить в электрическое поле (например, между обкладками конденсатора), то внутри молекулы произойдут определенные изменения. Электроны смещаются в сторону положительной обкладки конденсатора, в то время как ядра атомов смещаются к положительной обкладке. Теперь центры тяжести положительных и отрицательных зарядов в молекулах не совпадают, и возникает электрический дипольный момент. Этот дипольный момент, возникший под действием внешнего электрического поля, называется индуцированным дипольным моментом - mинд и рассчитывается по формуле:

mинд = aд e0Е                        (1), где Е – величина напряженности электрического поля внутри вещества ( это сумма напряженностей внешнего поля и поля, возникающего в веществе под действием внешнего поля);

e0 – диэлектрическая проницаемость вакуума;

aд – коэффициент пропорциональности, который называют деформационной поляризуемостью.

Величина aд показывает, насколько сильно деформируются электронные оболочки и связи в молекулах под действием внешнего поля.

Поскольку при наложении внешнего электрического поля смещаются как электроны, так и ядра атомов, то деформационная поляризуемость включает две составляющие: электронную поляризуемость aэл и атомную поляризуемость aат:

aд =aэл + aат                      (2).

Электронная поляризуемость зависит от смещения электронов, атомная поляризуемость зависит от смещения ядер и атомных групп. С увеличением радиуса частиц величина электронной поляризуемости возрастает, т.к. электроны внешних оболочек слабее удерживаются ядром и сильнее смещаются. Смещение атомных ядер, более тяжелых по сравнению с электронами, относительно невелико, поэтому aат составляет 5-10% от aэл. Следовательно, можно принять, что  aд   ~  aэл (3).

Если молекула обладает собственным дипольным моментом, т.е. полярна, то во внешнем электрическом поле ее дипольный момент увеличивается на величину mинд. Кроме того, молекула разворачивается по направлению силовых линий электрического поля. Такое ориентирование по полю всех молекул вещества приводит к изменению состояния вещества и появлению новой составляющей поляризуемости aор:

aор = m2/3kT        (4), где m – собственный дипольный момент полярной молекулы;

k – постоянная Больцмана.

Как следует из формулы (4), ориентационная поляризуемость зависит от температуры, поэтому aор = 0 в отсутствие внешнего поля, поскольку тепловое движение молекул препятствует их упорядоченной ориентации. Полная поляризуемость является суммой всех составляющих:

aS = aэл + aат + aор = aд  + aор » aэл + aор.

Молярная поляризация

Во внешнем электрическом поле (а также и электромагнитном) молекулы вещества поляризуются и поле внутри вещества ослабляется в e раз. Величину e называют диэлектрической проницаемостью вещества. e связана с полной поляризуемостью уравнением Клаузиуса-Мосотти:

          (5)

где N – число молекул в единице объема. Если учесть, что 1 моль вещества содержит NА молекул (число Авогадро), то

, где Vm – объем одного моля вещества. Т.к. Vm = M/d – где M – молярная масса, d – плотность вещества (г/см3) – то

.

Тогда уравнение (5) можно преобразовать:

          (6).

Функция Р называется молярной поляризацией и имеет размерность см3/моль. Она характеризует суммарное изменение электрического состояния вещества  во внешнем электрическом поле. Величина Р в общем случае является полной поляризацией РS и имеет

Похожие материалы

Информация о работе

Предмет:
Химия
Тип:
Отчеты по лабораторным работам
Размер файла:
204 Kb
Скачали:
0