Είναι από καιρό γνωστό ότι όλα τα μόρια διαθέτουν δύο ίσα και αντίθετα φορτία που διαχωρίζονται από μια ορισμένη απόσταση. Στην περίπτωση τέτοιων πολικών μορίων, το κέντρο του αρνητικού φορτίου δεν συμπίπτει με το κέντρο του θετικού φορτίου. Η έκταση της πολικότητας σε τέτοια ομοιοπολικά μόρια μπορεί να περιγραφεί με τον όρο Dipole Moment, ο οποίος ουσιαστικά είναι το μέτρο της πολικότητας σε έναν πολικό ομοιοπολικό δεσμό.
Το απλούστερο παράδειγμα ενός διπόλου είναι ένα μόριο νερού. Ένα μόριο νερού είναι πολικό λόγω του άνισου διαμοιρασμού των ηλεκτρονίων του σε μια «λυγισμένη» δομή. Το μόριο του νερού σχηματίζει μια γωνία, με άτομα υδρογόνου στις άκρες και οξυγόνο στην κορυφή. Δεδομένου ότι το οξυγόνο έχει υψηλότερη ηλεκτροπαραγωγικότητα από το υδρογόνο, η πλευρά του μορίου με το άτομο οξυγόνου έχει μερικό αρνητικό φορτίο ενώ το υδρογόνο, στο κέντρο, έχει μερικό θετικό φορτίο. Εξαιτίας αυτού, η κατεύθυνση της διπολικής ροπής δείχνει προς το οξυγόνο.
Στη γλώσσα της φυσικής, η ηλεκτρική διπολική ροπή είναι ένα μέτρο του διαχωρισμού θετικών και αρνητικών ηλεκτρικών φορτίων σε ένα σύστημα φορτίων, δηλαδή ένα μέτρο της συνολικής πολικότητας του συστήματος φόρτισης - δηλαδή του διαχωρισμού του ηλεκτρικού φορτίου των μορίων, το οποίο οδηγεί σε δίπολο. Μαθηματικά, και στην απλή περίπτωση των φορτίων δύο σημείων, ένα με φόρτιση + q και ένα με φόρτιση; q, η ηλεκτρική ροπή διπόλου p μπορεί να εκφραστεί ως: p = qd, όπου d είναι το διάνυσμα μετατόπισης που δείχνει από το αρνητικό φορτίο προς το θετικό φορτίο. Έτσι, το ηλεκτρικό διάνυσμα διπολικής ροπής δείχνει το αρνητικό φορτίο στο θετικό φορτίο.
Ένας άλλος τρόπος να το κοιτάξετε είναι να αντιπροσωπεύσετε τη Διπολική Στιγμή με το ελληνικό γράμμα m, m = ed, όπου e είναι το ηλεκτρικό φορτίο και d είναι η απόσταση διαχωρισμού. Εκφράζεται στις μονάδες του Debye και γράφεται ως D (όπου 1 Debye = 1 x 10-18e.s.u cm). Μια διπολική ροπή είναι μια διανυσματική ποσότητα και ως εκ τούτου αντιπροσωπεύεται από ένα μικρό βέλος με ουρά στο θετικό κέντρο και το κεφάλι που δείχνει προς ένα αρνητικό κέντρο. Στην περίπτωση ενός μορίου νερού, η ροπή διπόλου είναι 1,85 D, ενώ ένα μόριο υδροχλωρικού οξέος είναι 1,03 D και μπορεί να αναπαρασταθεί ως:
Έχουμε γράψει πολλά άρθρα σχετικά με το δίπολο moment για το Space Magazine. Ακολουθεί ένα άρθρο για το νερό από το οποίο κατασκευάζεται και εδώ είναι ένα άρθρο για τα μόρια.
Εάν θέλετε περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τη διπολική στιγμή, ρίξτε μια ματιά σε αυτά τα άρθρα από το Hyperphysics and Science Daily.
Καταγράψαμε επίσης ένα ολόκληρο επεισόδιο του Astronomy Cast σχετικά με τα Molecules στο Space. Ακούστε εδώ, επεισόδιο 116: Μόρια στο διάστημα.
Πηγές:
http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_dipole_moment
http://en.wikipedia.org/wiki/Dipole
http://www.tutorvista.com/content/chemistry/chemistry-iii/chemical-bonding/degree-polarity.php
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/dipole.html#c1
http://en.wikipedia.org/wiki/Water_molecule
