Debye

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

A debye az elektromos dipólusmomentum mértékegysége, jele: D. A kémiai Nobel-díjas holland fizikusról, Peter Joseph William Debye-ról elnevezett CGS egység nem tartozik az SI szabványos egységei közé, mégis elterjedten használják.[1]

Az elektromos dipólusmomentum, mint vektormennyiség a dipólussal leírható elektromos töltéseloszlás jellemzésére szolgáló fizikai mennyiség:

p = q r,

ahol q a töltés nagysága és r a – megegyezés szerint – negatív töltésközéppontból a pozitív töltésközéppont felé mutató vektor.[2] A diplólusmomentum nagysága tehát a töltés és a távolság szorzatával egyezik meg.

Definíció[szerkesztés]

A történetileg kialakult definíció szerint egy debye annak a két egymással megegyező 10−10 statC (statcoulomb) nagyságú, de ellentétes előjelű töltésből álló dipólus dipólusmomentumának a nagyságával egyezik meg, amelyek egymástól 1 Å (ångström) távolságra vannak.

A régi szakirodalomban a töltés mértékegységeként a többféle néven is emlegetett, de egymással azonos nagyságú statcoulomb-ot, franklin-t, illetve az angol nevén említett electrostatic unit-ot, azaz esu-t a használták. Tehát:

.

Az elektrosztatikus egység, az esu nagysága az elemi töltés (e) nagyságához képest a következőképpen fejezhető ki:

A debye a régi egységekkel kifejezve:

Å

Az elektromos dipólusmomentum SI mértékegysége az 1 Cm (Coulombméter), ami két – pozitív és negatív – 1 C nagyságú, egymástól 1 m-nyi távolságban lévő töltésből álló dipólus momentuma. Ezzel kifejezve az atomi dipólusmomentum nagysága:[3]

Az elemi töltés értékének figyelembevételével a debye és a Coulombméter viszonya:

Dipólusmolekulák dipólmomentuma[szerkesztés]

A molekulákban az átlagos kötéstávolság Å nagyságrendű és a töltéseloszlásuk gyakran dipólussal jellemezhető. A rájuk jellemző dipólusmomentum nagysága a debye nagyságával mérhető össze, ezért – az ettől sok nagyságrendben különböző Cm helyett – az atomfizikában és a kémiában mai napig inkább a debye-t használják a molekulák dipólusmomentumának a jellemzésére.

Kétatomos molekulák dipólusmomentuma tipikusan 0-11 D közé esik. A szimmetrikus töltéseloszlású, két egyforma atomból álló molekulák – például a klórmolekula (Cl2) – dipólusmomentuma nulla. Az erősen ionos molekuláknak viszont nagy a dipólusmomentuma, a gázfázisú kálium-bromidé (KBr) például 10,5 D. Az életünkben igen fontos szerepet játszó vízé pedig 1,85 D.[4]

Források[szerkesztés]

  1. Debye. Random House Dictionary
  2. Litz József: Fizika II., Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 2005
  3. http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?auedm Atomic unit of electric dipole moment
  4. P. W. Atkins: Fizikai kémia, Nemzeti Tankönyvkiadó (2002)