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Comportamiento de átomos y moléculasante un campo eléctrico externo

Figura 1: Polarización electrónica de un átomo esférico no polar. La aplicación de un campoeléctrico E da lugar a que el centro de la nube electrónica no coincida con el núcleo y se forme undipolo eléctrico de momento dipolar pm = αE, siendo α una constante llamada polarizabilidad.

a)

b)Figura 2: Molécula no polar de CO2 en ausencia de campo eléctrico (a)) y en presencia de campoeléctrico (b)). Dado que la molécula no es esférica y el momento dipolar del dipolo inducidopm (= p‖ + p⊥ = α‖E‖ + α⊥E⊥) no lleva en general la misma dirección que el campo eléctricoE (= E‖ + E⊥), se cumple que pm = α · E, siendo α una matriz 3× 3 conocida como tensorpolarizabilidad.

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Figura 3: a) En ausencia de campo eléctrico, las moléculas polares de un gas en equilibriotérmico están orientadas al azar, y el promedio de momento dipolar molecular < pm > es nulo.b) Al aplicar el campo eléctrico, existe una orientación preferencial para los dipolos molecularesen la dirección del campo aplicado, y el promedio de momento dipolar molecular < pm > dejade ser nulo.

Figura 4: a) Estructura triangular de la molécula polar de CO2. b) Cambio del ángulo de enlacey variación del momento dipolar pm al aplicar un campo eléctrico (al momento dipolar originalse le suma un momento dipolar inducido).

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Tablas de momentos dipolares molecularesy constantes dieléctricas

Tabla 1: Momento dipolar de moléculas no polares y polares en ausencia de campo eléctrico.

Tabla 2: Constante dieléctrica (permitividad dieléctrica relativa) εr y rigidez dieléctrica (campoeléctrico de ruptura) Emax de diferentes dieléctricos.