Frage von Peterfragtnach, 93

Dipolmoment eines Wassermoleküls ausrechnen?

Hallo,

Haben in Physik ein neues Thema in Elektrostatik: Wir sollen das Dipolmoment eines Wassermoleküls ausrechnen. Mir fehlt nur das Verständis und somit der Ansatz zum lösen..

Die beiden H-Atome gehen im Winkel von 104 Grad vom O-Atom weg, die Entfernung sind jeweils 96pm. Auch die Ladungen sind gegeben.

Wenn ich mir das ordentlich in ein Koordinatensystem lege, kann ich auch jeweils die Vektoren ausrechnen, in die die H-Moleküle gehen. Das Dipolmoment ist: p=q*a

da es mehrere Ladungen gibt, addiere ich alles, richtig?

Also:

p=q1a1+q2a2

Meine Frage ist nun, welche Ladungen muss ich einsetzen? q1 zB. die Ladung des einen Wasserstoffatoms und a1 der Vektor, vom Sauerstoff zu diesem Wasserstoff? Aber wann setze ich dann die Ladung vom Sauerstoff ein?

Kann mir da jemand Licht ins Dunkle bringen?

Antwort
von atoemlein, 58

Du darfst bzw. musst das Ganze vektoriell anpacken.
Auch das Resultat wird/muss ein Vektor mit Richtung und Betrag sein.

  • Im Prinzip sollte es gemäss deiner Formel funktionieren, aber mit Vektoren und nicht einfach mit den Abständen der Molektüle! Details hier
    https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrisches\_Dipolmoment
  • Da du drei Ladungen hast, sollte es auch drei Produkte geben:
  • p =  Q1 * Vektor1  +  Q2 * Vektor2  +  Q3 * Vektor3 
  • einfacher legst du das O-Atom in den Ursprung, dann wird dieser Faktor null, und die beiden andern Vektoren positiv
  • Das Dipolmoment hat dann die Richtung vom negativen zum positiven Ladungsschwerpunkt. Der Schwerpunkt der H-Ladungen liegt genau in der Mitte zwischen ihnen.
  • Der Betrag des Dipolmoments entspricht dann dem doppelten Abstand zwischen diesen beiden Ladungssschwerpunkten.



Kommentar von Peterfragtnach ,

Langsam wirds klar, danke! Die Ladungen einzusetzen sind kein Problem, aber welchen 0-Punkt nehme ich für die Vektoren? Das Problem ist noch, dass ich nicht weiß, welchen Ursprung ich nehmen muss.

Setze ich den Sauerstoff in den (0|0) Punkt, und gehe von diesem aus, habe ich ja keinen Vektor..

Verstehst du mein Problem (bzw komischen Denkfehler, bei dem ich selbst nicht weiß, was ich anders denken muss?:)

Kommentar von atoemlein ,

ja, hab meine Antwort soeben noch angepasst. O in den Ursprung legen, dann fällt ein Faktor weg

Kommentar von atoemlein ,

Und der Resultatvektor wird vom pos. zum neg. Pol zeigen, nicht wie von mir zuerst geschrieben umgekehrt.

Antwort
von user21011982, 36

Ergänzend: Für q werde die Partialladungen der Atome eingesetzt. Bestimmen lassen die sich näherungsweise über die Gleichung im nachfolgenden Link: https://de.wikipedia.org/wiki/Partialladung

Als Ergebnis erhält man die Partialladung als Vielfaches der Elementarladung e. 

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