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Force de Debye (interaction dipôle-dipôle induite)

1920
  • Peter Debye
Expérience de laboratoire démontrant la force de Debye entre molécules polaires et non polaires.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Une force intermoléculaire attractive entre une molécule polaire (avec une liaison permanente) dipôle) et une molécule non polaire. Le champ électrique du dipôle permanent déforme le nuage électronique de la molécule non polaire, induisant un dipôle temporaire. Les deux dipôles s'attirent alors. L'énergie potentielle d'interaction est [latex]V propto -frac{alpha mu^2}{r^6}[/latex], où [latex]alpha[/latex] est la polarisabilité et [latex]mu[/latex] le dipôle permanent moment dipolaire.

The Debye force, also known as the induction force, explains how a polar molecule can attract a nonpolar one. A polar molecule possesses a permanent electric dipôle, which creates an electric field in its vicinity. When a nonpolar molecule enters this field, its electron cloud is distorted—electrons are pushed away from the negative end of the dipole and pulled toward the positive end. This separation of charge creates a temporary, ‘induced’ dipole in the nonpolar molecule. The interaction is always attractive because the induced dipole is always oriented favorably with respect to the permanent dipole that created it.

Contrairement à Force KeesomLa force de Debye est indépendante de la température. En effet, le dipôle induit est créé par le dipôle permanent et suit instantanément son orientation ; ainsi, la rotation thermique du dipôle permanent n'annule pas l'attraction. L'intensité de la force de Debye dépend de deux facteurs : le moment dipolaire permanent (μ) de la molécule polaire et la polarisabilité (α) de la molécule non polaire. Bien que généralement plus faibles que les interactions dipôle-dipôle, les forces de Debye sont essentielles à la compréhension du comportement des mélanges contenant des composants polaires et non polaires.

UNESCO Nomenclature: 2202
- Physique atomique et moléculaire

Taper

Loi physique

Perturbation

Incrémentale

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • L'électrodynamique classique et le concept de champ électrique
  • La théorie du moment dipolaire électrique permanent
  • Le concept de polarisabilité atomique et moléculaire

Applications

  • expliquant la solubilité des gaz non polaires (comme l'oxygène ou l'azote) dans les solvants polaires (comme l'eau)
  • modélisation des interactions dans des mélanges de substances polaires et non polaires
  • comprendre la formation des couches de solvatation autour des ions en solution
  • adhésion entre surfaces polaires et non polaires

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

  • tensioactifs conçus avec des têtes polaires et des queues non polaires optimales pour stabiliser les émulsions
  • matériaux de chromatographie avec des surfaces conçues pour séparer les mélanges de molécules polaires et non polaires
  • systèmes d'administration de médicaments qui utilisent des transporteurs polaires pour transporter des médicaments non polaires dans des environnements aqueux
  • capteurs pour la détection de polluants non polaires dans l'eau
  • des formulations cosmétiques qui garantissent des mélanges stables d'huiles et d'ingrédients à base d'eau
  • encres spécialisées pour l'impression sur des surfaces plastiques non polaires
  • membranes qui transportent sélectivement des gaz non polaires à partir d'un flux de gaz mixte
  • agents moussants pour la création de mousses stables dans les procédés industriels
  • additifs pour peintures et revêtements pour améliorer l'adhérence à divers substrats
  • modèles de prédiction du devenir environnemental des contaminants non polaires dans les systèmes aquatiques
En lien avec : force de Debye, interaction dipôle-dipôle induit, force d’induction, polarisabilité, dipôle permanent, force intermoléculaire, molécules non polaires, molécules polaires, solvatation. Van der Waals.

Contexte historique

Force de Debye (interaction dipôle-dipôle induite)

1917
1918
1920
1920
1921
1922
1924
1916
1918
1919-05-29
1920
1920
1921
1924
1924

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

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