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a. A. B. -q. +q. Dipôle électrique. Deux charges électriques +q et –q ponctuelles égales de signe opposé séparées par une très petite distance a. Moment dipolaire. Orientation opposée pour les chimistes. Commentaires.
E N D
a A B -q +q Dipôle électrique Deux charges électriques +q et –q • ponctuelles • égales • de signe opposé • séparées par une très petite distance a. Moment dipolaire Orientation opposée pour les chimistes
Commentaires • La notion de moment dipolaire reflète la polarisation des molécules. • La polarisation est due à la différence d'électronégativité des atomes • Debye • physicien américain d'origine hollandaise • pionnier de la physique du solide et des basses températures • connu pour ses travaux sur la structure cristalline des métaux et alliages • prix Nobel de chimie en 1936 (Méthode de Debye et Scherrer) • Ordre de grandeur des moments dipolaires : fractions D à qques D • La connaissance du moment dipolaire d’une molécule permet souvent d’avoir des renseignements sur la structure de la molécule. • Ex : CO2, H2O
H q q + + -q +q H H C H -q -q -q -q N -q Cl H H H q q q q O + + + + +q +q +q -q H O O C H H H H les barycentres des charges + et – suite non confondus confondus Absence un moment dipolaire permanent Existence un moment dipolaire permanent Exemples Exemples 1,05D 1,47D Sous l ’action d’un champ extérieur 1,85D a polarisabilité de la molécule Moment dipolaire induit un moment dipolaire induit peut se superposer à un moment dipolaire permanent
Polarisation Par définition, le moment dipolaire par unité de volumed ’un diélectrique représente le vecteur polarisation csusceptibilité électrique du milieu
r1 r2 r A a -q O B +q Potentiel créé par un dipôle en M à la distance r >> a. M Potentiel créé en M par la charge –q placée en A Potentiel créé en M par la charge +q placée en B Potentiel créé en M par le dipôle AB
C r1 a r2 b r c B A A a -q M B O +q cosinus pour le triangle AOM On met r2 en facteur Relation de Pythagore pour un triangle quelconque de la même façon (triangle BOM)
e e r >> a Développement limité
p M A a -q r1 r2 r B a +q O
M O r a A B -q +q les coordonnées polaires (r, a ) sont les plus appropriées. Expression du champ créé par un dipôle en un point M
=-1 =0 =0 =1 M A A B B -q -q +q +q O O M E maximum
=-1 =1 =0 =0 M A A B B -q -q +q +q O O M E minimum
-q +q Spectre du champ d’un dipôle
Composante orthoradiale Composante radiale
a O A B a -q +q Le dipôle est placé dans un champ électrique E Action d ’un champ extérieur sur un dipôle Comme a est petit, on considère que le champ est le même en A et B En A, la charge –q est soumise à la force En B, a charge +q est soumise à la force même directionmême normesens opposéorigine différente 2 forces Il s’exerce sur le dipôle un couple de forces Le moment du couple par rapport à O
vecteur d Pointe vers avant plan Pointe vers avant plan Pointe vers arrière plan O Moment d ’une force par rapport à un axe • le moment d ’une force représente l ’effet d ’une force sur la rotation • par définition direction perpendiculaire à sens Règle des 3 doigts de la main droite norme
1er vecteur 2e vecteur r F Produit vectoriel trois doigts de la main droite
B +q +q +q A -q A -q -q -q B +q Action d ’un champ extérieur sur un dipôle Le couple exercé par le champ tend à aligner le dipôle parallèlement au champ
cm, g, s Coulomb C Coulomb C 1g.cm.s-2 mètre m 1 Franklin 1cm2 Coulomb.mètre C.m Debye D K=1 Système international MKSA Unité Système dérivé (ancien) cgs-ues m; kg; s; A
