Dipol Definition und Beispiel

Erfahren Sie, was ein Dipol in Chemie und Physik ist

Ein Dipol ist eine Trennung gegensätzlicher elektrischer Ladungen.

Ein Dipol wird durch sein Dipolmoment (μ) quantifiziert. Ein Dipolmoment ist der Abstand zwischen Ladungen multipliziert mit der Ladung. Die Einheit des Dipolmoments ist Debye, wobei 1 Debye 3,34 × 10 -30 C · m ist. Das Dipolmoment ist eine Vektorgröße, die sowohl Größe als auch Richtung hat. Die Richtung eines elektrischen Dipolmoments zeigt von der negativen auf die positive Ladung.

Je größer der Unterschied in der Elektronegativität ist, desto größer ist das Dipolmoment. Die Entfernung, die entgegengesetzte elektrische Ladungen trennt, beeinflusst auch die Größe des Dipolmoments.

Arten von Dipolen

Es gibt zwei Arten von Dipolen - elektrische Dipole und magnetische Dipole.

Ein elektrischer Dipol tritt auf, wenn positive und negative Ladungen (wie ein Proton und ein Elektron oder ein Kation und ein Anion ) voneinander getrennt sind. Normalerweise sind die Gebühren durch eine kleine Entfernung getrennt. Elektrische Dipole können vorübergehend oder dauerhaft sein. Ein permanenter elektrischer Dipol wird Elektret genannt.

Ein magnetischer Dipol tritt auf, wenn eine geschlossene Schleife von elektrischem Strom vorhanden ist, wie etwa eine Drahtschleife, durch die Elektrizität fließt. Jede sich bewegende elektrische Ladung hat auch ein zugeordnetes Magnetfeld. In der Stromschleife zeigt die Richtung des magnetischen Dipolmoments durch die Schleife mit der rechten Griffregel. Die Größe des magnetischen Dipolmoments ist der Strom der Schleife multipliziert mit der Fläche der Schleife.

Beispiele für Dipole

In der Chemie bezieht sich ein Dipol gewöhnlich auf die Trennung von Ladungen innerhalb eines Moleküls zwischen zwei kovalent gebundenen Atomen oder Atomen, die eine ionische Bindung teilen. Zum Beispiel ist ein Wassermolekül (H 2 O) ein Dipol. Die Sauerstoffseite des Moleküls trägt eine negative Nettoladung, während die Seite mit den zwei Wasserstoffatomen eine positive Nettoladung hat.

Die Ladungen eines Moleküls, wie Wasser, sind Teilladungen, dh sie addieren sich nicht zur "1" für ein Proton oder Elektron. Alle polaren Moleküle sind Dipole.

Auch ein lineares unpolares Molekül wie Kohlendioxid (CO 2 ) enthält Dipole. Es gibt eine Ladungsverteilung über das Molekül, in der Ladung zwischen den Sauerstoff- und Kohlenstoffatomen getrennt ist.

Sogar ein einzelnes Elektron hat ein magnetisches Dipolmoment. Ein Elektron ist eine bewegliche elektrische Ladung, also hat es eine kleine Stromschleife und erzeugt ein magnetisches Feld. Auch wenn es widersprüchlich erscheint, glauben einige Wissenschaftler, dass ein einzelnes Elektron auch ein elektrisches Dipolmoment besitzen kann!

Ein Permanentmagnet ist aufgrund des magnetischen Dipolmoments des Elektrons magnetisch. Der Dipol eines Stabmagneten zeigt von seinem magnetischen Süden zu seinem magnetischen Norden.

Die einzige bekannte Möglichkeit, magnetische Dipole herzustellen, besteht in der Bildung von Stromschleifen oder durch quantenmechanischen Spin.

Die Dipolgrenze

Ein Dipolmoment ist durch seine Dipolgrenze definiert. Im Wesentlichen bedeutet dies, dass der Abstand zwischen Ladungen gegen 0 konvergiert, während die Stärke der Ladungen gegen unendlich divergiert. Das Produkt aus Ladungsstärke und Trennabstand ist ein konstanter positiver Wert.

Dipol als Antenne

In der Physik ist eine andere Definition eines Dipols eine Antenne, die ein horizontaler Metallstab ist, mit einem Draht, der mit seinem Zentrum verbunden ist.