Dipol nur bei gleich großen elektrischen Ladungen

Dreistein007 · Anmeldungsdatum: 11.01.2016 Beiträge: 712

Hallo Freunde,
es gilt ja:

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

Schau mal bei Wikipedia nach "Dipolmolekül". Da steht gleich am Anfang:

Dreistein007 · Anmeldungsdatum: 11.01.2016 Beiträge: 712

Hallo Seinsei string,
danke.
Das heißt also, dass ein "Spezialfall" existiert, bei dem die unterschiedlichen Ladungen exakt gleich vom Betrag her sind, und diese nennt man Dipole.

Und dann gibt es noch Variationen in Systemen ( als Beispiel ein Wassermolekül), bei denen zwar keine gleich großen elektrischen Ladungen existieren, sondern ungleich verteilte, die sich trotzdem Dipole oder Dipolmoleküle nennen, weil ihr Ladungsschwerpunkt nicht zusammenfällt ( sie also einen Dipolmoment aufweisen). So richtig aufgefasst?

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

Ja, ich denke, so etwa kann man das sagen. Prost

Also eigentlich würde ich es so sagen: Für jede beliebige Ladungsverteilung kann man eine solche Multipol-Entwicklung machen. Da ist zu erst der Monopol. Das ist ein Feld, das so ist, wie wenn Du nur eine einzelne Punktladung hättest. Aber auch eine Ladungsverteilung, die aus mehreren Ladungen besteht, sieht aus der Ferne so aus, wenn die Ladungen sich nicht ausgleichen. Sprich: Hättest Du eine negative und zwei positive Elementarladungen, dann würde das von weit entfernt so aussehen, wie eine einzelne positive Elementarladung.
Wenn man "genauer hinsieht" bzw. näher dran geht, kommt zuerst eher das Dipolmoment zum tragen. Das ist so, als ob Du zwei gleich große aber entgegengesetze Punktladungen sehr nah zusammen bringst (so wie in der Definition bei Google beschrieben). Dann hast Du ein reines Dipol-Feld, wo eben nur dieses Dipolmoment existiert. Weil die Ladungen gleichgroß sind, heben sie sich gegenseitig so auf, dass kein Monopolmoment übrig bleibt, das Dipolmoment ist dann das führende.
Genau so kannst Du mit 4 Ladungen (an den Ecken eines Rechtecks angeordnet, zwei negativ, zwei positiv, immer die gegenüberliegenden Ecken gleich geladen) ein reines Quadropol-Feld hin bekommen, wo Monopol-Moment und Dipol-Moment verschwinden und so weiter.

Das Wassermolekül ist insgesamt gesehen neutral, also kein Monopol-Moment. Weil die Schwerpunkte der Ladungen nicht zusammen fallen, hat es aber ein Dipolmoment. Ich weiß jetzt nicht genau, ob es noch höhere Momente in der Multipol-Entwicklung hat, aber die sind wahrscheinlich ziemlich klein (wenn überhaupt). Deshalb spricht man dann von einem Dipolmolekül oder kurz Dipol.

Was man da jetzt wirklich als "Dipol" bezeichnen will und was nicht, finde ich etwas schwierig zu definieren. Oft meint man mit "Dipol" wirklich die Sache mit den zwei gleichen großen aber entgegen gesetzten Ladungen. Aber eben auch nicht immer, weshalb ich die Google-Definition dann auch für nicht komplett halte.

Gruß
Marco

Dreistein007 · Anmeldungsdatum: 11.01.2016 Beiträge: 712

Vielen Xank für die ausführungen Marco.

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5869

Takitoli · Gast

Hey zusammen,

ich wollte nur mal kurz bei dem, was as_string gesagt hat, hinzufügen, dass ein solches Molekül doch mit ziemlicher Sicherheit noch höhere Momente hat, oder? Selbst ein perfekter Dipol hat ja welche.

Ändert natürlich nichts an deinem Punkt, wollte ich aber einfach mal noch zusätzlich in den Raum werfen Augenzwinkern

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18062

Es gibt überhaupt keinen Grund, warum keine höheren Multipole vorliegen sollte - außer dass einige aus Symmetriegründen verschwinden.

Die Berechnung der Ladungsverteilung ist extrem kompliziert, da man nicht einfach die Schrödingergleichung für feste Orte der Kerne lösen sondern zudem die Orte der Kerne durch eine Optimierung bestimmen muss.