Jakie są różne typy dipoli?

Termin dipol jest używany w fizyce i chemii do opisania zjawiska elektromagnetycznego, w którym w danym regionie występują dwa bieguny lub siły przeciwne. Dipol może powstać w wielu różnych sytuacjach, ale większość dipoli można zaklasyfikować jako elektryczne lub magnetyczne. Dipole elektryczne są często spotykane w chemii w postaci molekularnych momentów dipolowych - separacji dodatniego i ujemnego ładunku elektrycznego w cząsteczce. Dipole magnetyczne można zaobserwować w zwykłych magnesach i kompasach, a także w aktywności elektronów i innych cząstek w skali mikro.

Ładunek elektryczny składa się z dwóch przeciwnych lub biegunowych sił: ładunku dodatniego i ujemnego. Te dwie siły przyciągają się, gdy są zbliżone, ale odpierają inne podobne ładunki - na przykład ujemne odpychają ujemne. Rodzaj ładunku, jaki ma substancja, zależy od rozkładu jej cząstek subatomowych. Elektrony przenoszą ładunek ujemny, podczas gdy protony znajdujące się w jądrach atomowych przenoszą ładunek dodatni.

Dipol molekularny powstaje, gdy cząsteczka ma rozdział ładunku w swojej strukturze. Na przykład cząsteczka wody ma układ strukturalny, który przyciąga elektrony do jednej strony cząsteczki, pozostawiając drugą stronę z mniejszą liczbą elektronów. Częściowy ładunek dodatni powstaje zatem na jednym końcu cząsteczki, podczas gdy częściowy ładunek ujemny tworzy się na drugim, czyniąc cząsteczkę polarną. Innymi słowy, cząsteczka wody ma dipol molekularny.

Rozdzielenie ładunku cząsteczki wody nie zmienia się ani nie zanika w czasie, dlatego mówi się, że jest to stały dipol. Tymczasowe wyrównanie zwane natychmiastowym dipolem może również tworzyć się w niektórych cząsteczkach, gdy elektrony tymczasowo migrują do jednej części struktury. Indukowane dipole występują, gdy elektrony w cząsteczce są przyciągane lub odpychane przez cząsteczkę polarną.

Dipole magnetyczne stanowią drugą główną kategorię dipoli występujących w naturze. Podobnie jak dipole elektryczne, składają się z dwóch przeciwnych biegunów, które się przyciągają. Magnesy na pręt i igły kompasu są przykładami tego rodzaju systemu.

Biegun północny i południowy magnesu tworzą dipol, wyrównując się z polem magnetycznym. Fizycy myślą o dipolu magnetycznym jako o pętli prądu elektrycznego obracającej się wokół osi podczas jej ustawiania. Na przykład igła kompasu obraca się, dopóki nie skieruje się na północ, wyrównując się z polem ziemi. Spin elektronu wokół jądra atomu jest również uważany za dipol magnetyczny.