分子間相互作用的起源——四極子
2022-08-23 20:39 作者:邱新龍分子模擬小破屋 | 我要投稿
作為整體,有的分子的正電荷中心和負(fù)電荷中心相互重合,沒(méi)有極性,偶極矩為零。但從局部來(lái)看,分子仍帶有極性,分子間仍存在靜電相互作用。例如,CO2的C原子和O原子電負(fù)性不同,C原子和O原子間生成極性化學(xué)鍵C=O。但是,CO2為線形分子,兩個(gè)C=O鍵形成的兩個(gè)偶極子大小相同,方向相反,正好相互抵消。因此,作為整體CO2分子沒(méi)有極性,偶極矩為零。為了表示像CO2那樣偶極矩為零的分子間的相互作用,在電磁學(xué)中定義了四極子(quadrupole),八極子(octupole)、十六極子(hexadecapole)等概念。其中,衡量四極子的物理量四極矩張量被定義為

四極矩張量的單位為C.m2值得注意的是,就任何電荷分布的最低價(jià)非零多極矩來(lái)說(shuō),其值與坐標(biāo)原點(diǎn)的選取無(wú)關(guān),但所有更高價(jià)的多極矩通常都依賴于原點(diǎn)的位置。例如,中性分子的偶極矩與坐標(biāo)原點(diǎn)的選取無(wú)關(guān),但離子的偶極矩與坐標(biāo)原點(diǎn)的選取有關(guān)。同樣,非極性中性分子的四極矩與坐標(biāo)原點(diǎn)的選取無(wú)關(guān),但極性中性分子的四極矩與坐標(biāo)原點(diǎn)的選取有關(guān)。對(duì)不同空間取向取熱力學(xué)平均后,點(diǎn)電荷與四極子、偶極子與四極子、四極子與四極子的相互作用勢(shì)分別為


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