Dipólový moment

[náhľad|350x350bod|Bodový dipól (vľavo hore), fyzikálny dipól tvorený dvoma opačnými nábojmi (vpravo hore), polarizovaný disk (vľavo dole) a [Kondenzátor (elektrotechnika)|kondenzátor (vpravo dole) tvoria rovnaké elektrické pole, ak sú dostatočne malé. ]]
**Dipólový moment** (označovaný ako *p* alebo *μ*) je vektorová veličina opisujúca dipóly. Používa sa na opísanie rozdelenia elektrického náboja, obvykle v molekule alebo malej skupine atómov. V polárnych molekulách je rozloženie asymetrické, v nepolárnych molekulách majú náboje rozložené symetricky. Jednotka dipólového momentu v sústave SI je meter ampér sekunda (m·A·s). Staršia ale stále používaná jednotka je Debye, ktorý má hodnotu 1 D = 0,333&nbsp;m&nbsp;A&nbsp;s.

Dipólový moment môže byť trvalý (permanentný), pokiaľ je v molekule prítomný stále, alebo prechodný, pokiaľ v molekule vzniká len v určitých podmienkach (vplyvom vonkajšieho elektrického poľa, počas excitácie alebo napríklad pri interakcii s iným dipólom).

Dipólový moment sa niekedy označuje ako **elektrický dipólový moment**, aby nedošlo k zámene s magnetickým dipólovým momentom.

## Výpočet
V najjednoduchšom prípade, kedy sú dva bodové náboje s opačným znamienkom *+q* a *-q* umiestnené vo vzdialenosti \vec d, je dipólový moment tejto dvojice nábojov rovný p= q \vec d. Vektor \vec d smeruje od záporného náboja ku kladnému a leží na spojnici bodových nábojov. V zložitejších molekulách je celkový dipólový moment súčtom dipólových momentov jednotlivých skupín. Čiastkový dipólový moment možno priradiť každej väzbe a celkový dipólový moment je daný ich súčtom.

Keď je elektrický náboj v priestore rozložený s hustotou \rho(\vec r) (kde \vec r označuje polohový vektor) a celkový náboj je nulový, teda platí 

: \int\limits_V \rho dV=0, 

potom má dipólový moment hodnotu 

: p=\int \vec r \rho(\vec r) dV.

Podľa hodnoty dipólového momentu sa v chémii rozlišujú polárne a nepolárne molekuly. 

## Význam
Pomocou dipólového momentu sa určuje polarita molekuly. Na základe dipólového momentu je takisto možné usúdiť, ako je náboj v molekule rozložený, čo umožňuje opísať štruktúru látky a priestorové usporiadanie jednotlivých atómov.

### Dvojatómové molekuly
Pre dvojatómové molekuly je možné určiť napríklad charakter väzby. Podľa známej dĺžky väzby je možné spočítať teoretický dipólový moment pre iónovú zlúčeninu (napr. teoretickú zlúčeninu H+–A-) a porovnaním so skutočným dipólovým momentom možno zistiť ako veľmi kovalentná táto väzba skutočne je. Teoretický dipólový moment HCl by bol 6,15 D v prípade iónovej väzby (H+–Cl-), skutočný dipólový moment je však len 1,03 D. Pomer týchto čísel (1,03/6,15 = 0,17) umožňuje spočítať, že väzba je z 83 % kovalentná.

### Trojatómové a viacatómové molekuly
náhľad|Vodá má nenulový dipólový moment (zelená). Každá väzba O–H má dipólový moment a tieto dipólové momenty sa vzájomne nevyrušia (ich súčet je nenulový), takže voda má nenulový dipólový moment.
Ak má molekula tri atómy usporiadané lineárne (napr. CO2), dipólové momenty sa vzájomne vyrušia a celkový dipólový moment je nulový. Naopak, ak má molekula lomený tvar, je celkový dipólový moment nenulový. Tým je možné určiť približný tvar molekuly. Podobné závery platia i pre molekuly s väčším počtom atómov - SO3 má nulový dipólový moment, čo naznačuje planárne usporiadanie; NH3 má nenulový dipólový moment, takže má pyramidálne usporiadanie.

Voľné elektrónové páry majú takisto vlastný dipólový moment, čo môže niekedy spôsobovať komplikácie pri určovaní štruktúry len na základe dipólového momentu. V molekule NH3 má tento dipólový moment rovnaký smer ako dipóly N–H, takže dochádza k skladaniu dipólových momentov. Oproti tomu molekula NF3, ktorá má pyramidálnu štruktúru, má takmer nulový dipólový momente, pretože dipólový moment voľného elektrónového páru má opačný smer ako momenty N–F, takže dochádza k vzájomnému vyrušeniu. Preto je nutné využívať viac rôznych metód na vytvorenie záverov o štruktúre.

### Infračervená spektroskopia

Dipólový moment je veľmi dôležitý v infračervenej spektroskopii. Pri absorpcii žiarenia musí aspoň prechodne vznikať dipólový moment, aby bolo možné túto absorpciu pozorovať v spektre. Miera zmeny dipólu potom hovorí, ako veľmi sa zmenilo rozloženie náboja v molekule počas absorpcie žiarenia (prechodu medzi rôznymi energetickými stavmi). Rotačné spektrá existujú len pre molekuly, ktoré majú permanentný dipólový moment.

## Referencie

Kategória:Fyzikálna chémia
Kategória:Elektromagnetizmus