Теоретическая часть. Все молекулы могут быть разделены на 2 типа: полярные и неполярные

Все молекулы могут быть разделены на 2 типа: полярные и неполярные. Если поместить молекулу во внешнее электрическое поле или электрическое поле соседней полярной молекулы, то легко подвижные электроны даже неполярной молекулы претерпевают некоторое смещение, в результате чего появляется наведенный или индуцированный дипольный момент.

Смещение электронов, атомов, ориентация молекул в электрическом поле называется поляризацией. Величина поляризации (П) зависит от способности молекул к поляризации и характеризуется поляризуемостью (А). Поляризация молекул складывается из электронной, атомной и ориентационной поляризации

П = П_эл + П_ат + П_ор.

Поляризуемость молекулы аналогично равна:

А = А_эл + А_ат + А_ор.

Поляризация диэлектрика рассчитывается по уравнению Дебая:

, (1)

где e - диэлектрическая проницаемость диэлектрика, М - молекулярный вес вещества, d - плотность диэлектрика.

Электронная и атомная поляризуемости от температуры не зависят. Ориентационная поляризуемость обратно пропорциональна абсолютной температуре, т.к. хаотическое тепловое движение молекул нарушает ориентацию.

Зависимость поляризации от температуры выражается уравнением:

, (2)

где N - число Авогадро, k - постоянная Больцмана, m -дипольный момент молекулы.

Отсюда

(3)

Поляризация неполярных молекул (m=0) от температуры не зависит.

При частоте электромагнитных колебаний видимого света из-за большой подвижности электронов сохраняется только электронная поляризация. Тогда

. (4)

Молярная рефракция представляет собой электронную поляризацию, поэтому можно записать:

, (5)

где R_M - молярная рефракция, м³/кмоль, n - показатель преломления для лучей видимого света.

Молярная рефракция равна сумме объемов молекул одного моля вещества. Объем обладает свойством аддитивности, т.е. объем целого равен сумме всех объемов его составных частей, поэтому молярная рефракция обладает свойством аддитивности:

R_M = å mR_ат + å mR_цикл + å mR_{кратных связей}, (6)

где R_ат - атомная рефракция, R_цикл - рефракция циклов, R_{кратных связей} -рефракция кратных связей, m - число атомов, циклов, кратных связей. Рефракции атомов, циклов, кратных связей табулированы и приводятся в справочниках.

Удельной рефракцией называется рефракция, отнесенная к одному килограмму вещества:

, (7)

Удельную рефракцию используют для работы с растворами. При этом, для раствора вещества 1 в растворителе 2 можно записать

r_{1, 2} = r₁x + r₂(1-x), (8)

где r_{1, 2} - удельная рефракция раствора, r₁ - удельная рефракция растворенного вещества, r₂ - удельная рефракция растворителя, x - весовая доля растворенного вещества.

Из уравнений (7) и (8) следует

(9)

где п_{1, 2} - показатель преломления раствора, п₁₂ - показатель преломления растворителя, d_{1, 2} - плотность раствора, d₁ - плотность растворителя.

Для определения структуры твердых веществ вычисляют удельную рефракцию растворенного вещества, затем путем умножения r на молекулярный вес находят молярную рефракцию.

Плотность жидкого вещества или раствора d определяют с помощью пикнометра:

, (10)

где g_в-ва - вес пикнометра с исследуемым веществом, g₀ - вес пустого пикнометра.