Wat zijn de verschillende soorten dipolen?

De term dipool wordt in de natuurkunde en scheikunde gebruikt om een ​​elektromagnetisch fenomeen te beschrijven waarbij twee polen, of tegengestelde krachten, in een bepaald gebied bestaan. Een dipool kan in veel verschillende situaties ontstaan, maar de meeste dipolen kunnen worden geclassificeerd als elektrisch of magnetisch. Elektrische dipolen worden in de chemie vaak aangetroffen in de vorm van moleculaire dipoolmomenten - de scheiding van positieve en negatieve elektrische lading over een molecuul. Magnetische dipolen kunnen worden waargenomen in gewone magneten en kompassen, evenals in de microschaalactiviteit van elektronen en andere deeltjes.

Elektrische lading bestaat uit twee tegengestelde of polaire krachten: positieve en negatieve lading. Deze twee krachten trekken elkaar aan wanneer ze in de buurt worden gebracht, maar wijzen andere ladingen van dezelfde aard af - negatief stoot bijvoorbeeld negatief af. Het type lading dat een stof heeft, wordt bepaald door de verdeling van zijn subatomaire deeltjes. Elektronen dragen een negatieve lading, terwijl protonen, die worden gevonden in atoomkernen, een positieve lading dragen.

Een moleculaire dipool ontstaat wanneer een molecuul een ladingscheiding over zijn structuur heeft. Een watermolecuul heeft bijvoorbeeld een structurele opstelling die elektronen naar de ene kant van het molecuul trekt, waardoor de andere kant minder elektronen achterlaat. Een gedeeltelijke positieve lading vormt zich dus aan het ene uiteinde van het molecuul, terwijl een gedeeltelijke negatieve lading zich vormt aan het andere, waardoor het molecuul polair wordt. Met andere woorden, het watermolecuul heeft een moleculaire dipool.

De ladingscheiding van het watermolecuul verandert niet of verdwijnt na verloop van tijd, dus er wordt gezegd dat het een permanente dipool is. Een tijdelijke uitlijning, een instantane dipool genoemd, kan zich ook in sommige moleculen vormen wanneer elektronen tijdelijk naar een deel van de structuur migreren. Geïnduceerde dipolen treden op wanneer elektronen in een molecuul worden aangetrokken of afgestoten door een polair molecuul.

Magnetische dipolen vormen de tweede hoofdcategorie dipolen die in de natuur voorkomt. Net als elektrische dipolen bestaan ​​ze uit twee tegengestelde polen die elkaar aantrekken. Staafmagneten en kompasnaalden zijn beide voorbeelden van dit type systeem.

De noord- en zuidpool van een magneet creëren een dipool door zichzelf uit te lijnen met een magnetisch veld. Natuurkundigen zien een magnetische dipool als een lus van elektrische stroom die rond een as draait terwijl deze zichzelf uitlijnt. Een kompasnaald draait bijvoorbeeld totdat deze naar het noorden wijst en zich op één lijn bevindt met het veld van de aarde. De spin van een elektron rond de kern van een atoom wordt ook beschouwd als een magnetische dipool.