Physik: Dipolmoment?
Folgende Frage war bei der Prüfung zu beantworten:
Das Dipolmoment von H2O beträgt 1,8D. Berechne den Abstand (den Ladungsabstand). Sauerstoff hat die Ordnungszahl 8.
Formel Dipolmoment: p = Q*d. Somit hätte ich auf d = p/Q umgeformt.
Dann hätte ich 1,8 D umgerechnet: 1,8 * 1,602*10^-19 Joule. Allerdings weiß ich dann nicht genau, was für Q einzusetzen ist. Elementarladung?
1 Antwort
Ganz so einfach ist es nicht. Die Elementarladungen kann man dabei nicht ansetzen, denn schließlich gibt es beim Wassermolekül - anders als bei Ionen - lediglich Partialladungen, die über die Elektronegativitäten der beteiligten Bindungspartner O un H berechnet werden müssen. Und außerdem ist das Dipolmoment des Wassers das Resultat der Dipolmomente zweier O-H-Bindungen μ0, die vektoriell addiert, das Gesamtmoment μ ergeben.
μ = 2μ0 * cos(ϑ/2) mit ϑ = 104,5° für den H-O-H-Winkel
Für die Partialladungen bei einer O-H-Bindung habe ich den Faktor f = 0,327 recherchiert. Damit ergibt sich:
μ0 = q * l * f ==> l = μ0/( q * f ) = μ/2*cos((ϑ/2) * 1/(0,327 * e⁻)
l = 1,8 D/(2 * cos(104.5°/2) * 1/(0,327 * 1,602* 10⁻¹⁹ C)
l = 93,6 pm
Das ist einigermaßen ordentlich im Vergleich zu tabellierten Bindungslängen, wo für die Länge der O-H-Bindung im Wasser 96 pm angegeben werden.