Come si calcola il momento di dipolo dell'acqua?

Supponiamo di mettere l'acqua sull'aereo xy in questo modo:

The momento dipolo viene calcolato cercando i contributi del momento dipolo di ciascuno #"O"-"H"# legame, che sono polari, e sommandoli per ottenere il dipolo netto. Ogni contributo è #"1.5 D"# (debyes).

The dipolo netto punta attraverso l'ossigeno lungo l'asse y in direzione negativa.

Si noti che la proiezione dipolo lungo le direzioni x annullano a vicenda; se il contributo del dipolo sinistro indicava +x, il giusto contributo indica -x.

Di conseguenza, per calcolare il dipolo netto, determinare il proiezione di ciascun dipolo nella direzione y, e poi doppio esso, dal momento che entrambi #"OH"# le obbligazioni lo sono identico.

The #"H"-"O"-"H"# l'angolo di legame dell'acqua è praticamente #104.4776^@# (Va bene usare #104.5^@#).

Prendi l'angolazione usata nella proiezione per essere dalla verticale fino a ciascuno #"OH"# legame e otterrai #104.4776^@"/"2#, quindi immagina due triangoli retti.

Con quello, e il fatto che #costheta = cos(-theta)#:

#mu_"y,left contribution" = mu_("OH")xxcos(52.2388^@)#

#= "1.5 D" xx 0.612 = color(green)(0.9187)#

#mu_"y,right contribution" = mu_("OH")xxcos(-52.2388^@)#

#= "1.5 D" xx 0.612 = color(green)(0.9187)#

Alla fine, noi somma li perché sono entrambi dentro la stessa direzione y:

#color(blue)(mu_"tot") = mu_"y,left contribution" + mu_"y,right contribution"#

#= 0.9187 + 0.9187 = color(blue)("1.837 D")#

which is pretty close to the actual #"1.85 D"#.

Probabilmente l'errore proveniva dal riferimento #"OH"# momento di dipolo o angolo di legame calcolato (tramite la teoria di Hartree-Fock utilizzando un set di basi cc-pVQZ, ma non è necessario saperlo).