Debye

Adebye(kiejtése IPA: [dəˈbɛiə], kb. /döbej/) azelektromos dipólusmomentummértékegysége, jele:D.Akémiai Nobel-díjasholland fizikusról,Peter Joseph William Debye-ról elnevezettCGSegység nem tartozik azSIszabványos egységei közé, mégis elterjedten használják.

Az elektromos dipólusmomentum, mintvektormennyiséga dipólussal leírható elektromos töltéseloszlás jellemzésére szolgáló fizikai mennyiség:

p=qr,

aholqatöltésnagysága ésra – megegyezés szerint – negatív töltésközéppontból a pozitív töltésközéppont felé mutató vektor.A dipólusmomentum nagysága tehát a töltés és a távolság szorzatával egyezik meg.

Definíció

A történetileg kialakult definíció szerint egy debye annak a két egymással megegyező 10⁻¹⁰statC (statcoulomb) nagyságú, de ellentétes előjelű töltésből álló dipólus dipólusmomentumának a nagyságával egyezik meg, amelyek egymástól 1 Å (ångström) távolságra vannak.

A régi szakirodalomban a töltés mértékegységeként a többféle néven is emlegetett, de egymással azonos nagyságústatcoulomb-ot,franklin-t, illetve az angol nevén említettelectrostatic unit-ot, azazesu-t a használták. Tehát:

$1\,\mathrm {statC} =1\,\mathrm {Fr} =1\,\mathrm {esu}$.

Az elektrosztatikus egység, azesunagysága azelemi töltés(e) nagyságához képest a következőképpen fejezhető ki:

$10^{-10}\,\mathrm {esu} \approx 0{,}2083\cdot \mathrm {e}$

A debye a régi egységekkel kifejezve:

$1\,\mathrm {D} =10^{-10}\,\mathrm {esu} \cdot {\text{Å}}=10^{-18}\,\mathrm {statC} \cdot \mathrm {cm}$

Az elektromos dipólusmomentum SI-mértékegysége az 1 Cm (Coulombméter), ami két – pozitív és negatív – 1Cnagyságú, egymástól 1m-nyi távolságban lévő töltésből álló dipólus momentuma. Ezzel kifejezve az atomi dipólusmomentum nagysága:

$8{,}478353552(52)\cdot 10^{-30}\,\mathrm {Cm}$

Azelemi töltésértékének figyelembevételével a debye és a Coulombméter viszonya:

$1\,\mathrm {D} =3{,}335\,664\cdot 10^{-30}\,\mathrm {Cm}$

Dipólusmolekulák dipólmomentuma

Amolekulákbanaz átlagos kötéstávolság Å nagyságrendű és a töltéseloszlásuk gyakrandipólussaljellemezhető. A rájuk jellemző dipólusmomentum nagysága a debye nagyságával mérhető össze, ezért – az ettől sok nagyságrendben különböző Cm helyett – az atomfizikában és a kémiában mai napig inkább a debye-t használják a molekulák dipólusmomentumának a jellemzésére.

Kétatomos molekulák dipólusmomentuma tipikusan 0-11 D közé esik. A szimmetrikus töltéseloszlású, két egyforma atomból álló molekulák – például a klórmolekula (Cl₂) – dipólusmomentuma nulla. Az erősen ionos molekuláknak viszont nagy a dipólusmomentuma, a gázfázisú kálium-bromidé (KBr) például 10,5 D. Az életünkben igen fontos szerepet játszóvízépedig 1,85 D.