Новая взгляд на теорию дипольного момента молекул

Исследователи из США, опровергая классические представления о полярности молекул, заявляют, что двухатомная молекула, состоящая из атомов одного итого же элемента, может характеризоваться постоянным дипольным моментом.

Однако, руководитель исследования, Хуссейн Садегпур (Hossein Sadeghpour, из Гарварда говорит, что в данном случае речь идет не о совсем обычной двухатомной молекуле. Исследователи из Гарварда изучали молекулы Ридберга, полученные при комбинации атома рубидия в основном электронном состоянии и атома рубидия, внешний электрон которого в результате внешнего воздействия перенесен из основного в возбужденное состояние – состояние Ридберга.

Садегпур поясняет, что размеры молекулы Ридберга почти в 1000 раз превышают размеры обычных молекул, стабильность, необходимая для их изучения, может обеспечиваться лишь за счет «хранения» их в ультраохлажденном состоянии.

132229101021fda.jpg Рис. 1. Симметрия молекулы Ридберга
искажается за счет появления «трилобитной
структуры», которая способствует существованию
у молекулы постоянного дипольного момента.**
(Рисунок из Science, 2011,
DOI:10.1126/science.121125).

Из учебников нам известно, что в классическом случае для двухатомных молекул существование дипольного момента возможно только в том случае, если эта молекула образована двумя химическими элементами, существенно различающимся по значению электроотрицательности, таким образом

в гомоатомной двухатомной молекуле не может происходить разделение зарядов, и такая молекула не обладает дипольным моментом. Тем не менее, было экспериментально продемонстрировано, что молекула Ридберга, образованная двумя атомами рубидия, характеризуется детектируемым дипольным моментом.

Измеренное значение дипольного момента для ридберговского Rb2 составляло величину около 1 Дебая. Для некоторых полярных молекул может наблюдаться и значительно большее значение дипольного момента (например, у существующей в газовой фазе молекулы NaCl дипольный момент оценивается в 10 Дебаев), однако для большинства полярных молекул значение дипольных лежит в пределах 1–2 Дебая.

Около десяти лет назад Садегпур работал в исследовательской группе Криса Грина (Chris Greene) из Университета Колорадо, исследователи из которой предсказали возможность существования у определенных гомоядерных молекул Ридберга существенного искажения симметрии электронных облака, приводящего к появлению у таких агрегатов значительных дипольных моментов, величина которых оценивалась в несколько сотен Дебаев. Теоретически предсказанные молекулы получили название **«молекулы-трилобиты» ** («trilobite molecules»), поскольку их смоделированные карты электронной плотности напоминают окаменелости древних обитателей моря и океана.

В 2009 году исследователи из Университета Штутгарта получили первые молекулы Ридберга, однако, в соответствии с результатами исследования, их форма совсем не соответствовала молекулам-трилобитам, они описывались сферической симметрией, и не характеризовались дипольным моментом. Тем не менее, в группе Садегпура более внимательно изучили эти молекулы и продемонстрировали на экспериментальном уровне, что в распределение электронов вносит свой вклад определенная доля «молекулы-трилобита», что нарушает симметрию и обуславливает существование у молекулы Ридберга дипольного момента.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 4.6 (5 votes)
Источник(и):

1. chemport.ru