Was sind die verschiedenen Arten von Dipol?
Der Begriff Dipol wird in der Physik und Chemie verwendet, um ein elektromagnetisches Phänomen zu beschreiben, bei dem in einem bestimmten Bereich zwei Pole oder entgegengesetzte Kräfte existieren. Ein Dipol kann in vielen verschiedenen Situationen auftreten, aber die meisten Dipole können entweder als elektrisch oder magnetisch eingestuft werden. Elektrische Dipole treten in der Chemie häufig in Form von molekularen Dipolmomenten auf - der Trennung von positiver und negativer elektrischer Ladung über ein Molekül. Magnetische Dipole können in gewöhnlichen Magneten und Kompassen sowie in der Aktivität von Elektronen und anderen Partikeln im Mikromaßstab beobachtet werden.
Elektrische Ladung besteht aus zwei entgegengesetzten oder polaren Kräften: positiver und negativer Ladung. Diese beiden Kräfte ziehen sich gegenseitig an, wenn sie in die Nähe gebracht werden, stoßen jedoch andere Ladungen gleicher Art ab - beispielsweise negative negative. Die Art der Ladung eines Stoffes wird durch die Verteilung seiner subatomaren Partikel bestimmt. Elektronen tragen eine negative Ladung, während Protonen, die sich in Atomkernen befinden, eine positive Ladung tragen.
Ein molekularer Dipol entsteht, wenn ein Molekül eine Ladungstrennung über seine Struktur aufweist. Zum Beispiel hat ein Wassermolekül eine strukturelle Anordnung, die Elektronen zu einer Seite des Moleküls zieht und die andere Seite mit weniger Elektronen belässt. Auf diese Weise bildet sich an einem Ende des Moleküls eine teilweise positive Ladung, während sich am anderen Ende eine teilweise negative Ladung bildet, die das Molekül polarisiert. Mit anderen Worten hat das Wassermolekül einen molekularen Dipol.
Die Ladungstrennung des Wassermoleküls ändert sich nicht oder verschwindet mit der Zeit. Man spricht von einem permanenten Dipol. In einigen Molekülen kann sich auch eine temporäre Ausrichtung bilden, die als momentaner Dipol bezeichnet wird, wenn Elektronen vorübergehend zu einem Teil der Struktur wandern. Induzierte Dipole treten auf, wenn Elektronen in einem Molekül von einem polaren Molekül angezogen oder abgestoßen werden.
Magnetische Dipole bilden die zweite Hauptkategorie der in der Natur vorkommenden Dipole. Wie elektrische Dipole bestehen sie aus zwei entgegengesetzten Polen, die sich gegenseitig anziehen. Stabmagnete und Kompassnadeln sind Beispiele für diese Art von System.
Die Nord- und Südpole eines Magneten erzeugen einen Dipol, indem sie sich an einem Magnetfeld ausrichten. Physiker betrachten einen magnetischen Dipol als eine Stromschleife, die sich um eine Achse dreht, während sie sich selbst ausrichtet. Zum Beispiel dreht sich eine Kompassnadel, bis sie nach Norden zeigt und sich am Erdfeld ausrichtet. Der Spin eines Elektrons um den Atomkern wird auch als magnetischer Dipol angesehen.