Mikä on Debye?

Debye on fyysikko Peter Debyen mukaan nimetty mittayksikkö. Tämä mittaus viittaa sähköiseen dipolimomenttiin, joka tarjoaa vakiomittausyksikön näille dipolimomenteille. Tämän yksikön symboli on D.Yhden D: n numeerinen mittaus on 1 × 10-18 statcoulomb-senttimetriä. D ei ole osa kansainvälistä yksikköjärjestelmää.
Dipolimomentti on molekyylin varausten kokonaismittaus, joka tunnetaan yleisenä napaisuutena. Molekyyli sisältää negatiivisia varauksia elektronien takia ja positiivisia varauksia protoneista johtuen. Muodostuu vektori, joka kulkee negatiivisesta varauksesta positiiviseen varaukseen. Erityisesti dipolimomentti viittaa varausten asentoihin tai suuntaukseen.

Erityisesti Debye on kaksiatomisen molekyylin mittaus. Diatomisen molekyylin kaksi varausta on erotettu yhden angstromin etäisyydellä. Näiden kahden varauksen mitat ovat 10–10 frangia tai statcoulombia.
Diatomisilla molekyyleillä, joilla on samat molekyylit, kuten happikaasu (O2), vetykaasu (H2) ja kloorikaasu (Cl2), ei ole dipolimomenttia. Yli kahden atomin molekyyleillä ei myöskään ole dipolimomenttia, jos atomit sijaitsevat lineaarisessa järjestelyssä, kuten hiilidioksidimolekyyli (CO2). Symmetrisillä molekyyleillä, kuten metaanilla (CH4), ei myöskään ole dipolimomenttia.

Dipolimomentin voimakkuus riippuu molekyylin atomeista ja näiden atomien järjestelystä tai rakenteesta. Molekyyleillä, jotka sisältävät kahta eri atomia, kuten suolahappoa (HCl), on dipolimomentti. Muita dipolimomentteja sisältäviä molekyylejä ovat ne, joissa on taivutettu tai kulmajärjestely. Vesi (H2O) on hyvä esimerkki taivutetusta rakenteesta. Kahden happeen sitoutuneen vetymolekyylin muodostama kulma on 107.5 astetta.

D ei ole SI -yksikkö, vaan senttimetrin toinen (CGS) -yksikkö. Kun dipolimomentteja mitataan SI -yksiköillä, tuloksena olevat luvut ovat erittäin suuria. SI -yksiköiden sijasta tämä mittaus kehitettiin pitämään numerot pieninä, mikä tekee laskelmista vähemmän raskaita.

Tämä mittayksikkö on nimetty vuonna 1884 syntyneen ja vuonna 1966 kuolleen Peter Debyen mukaan. Hän oli hollantilainen fyysikko, joka tunnettiin polaarisia molekyylejä koskevasta tutkimuksesta. Hänen muita löytöjään ovat Debye -malli, joka arvioi, kuinka paljon fononi edistää kiinteän aineen erityistä lämpöä. Hän kehitti myös Debye -taajuuden, joka laskee kristalliatomien suurimman värähtelytaajuuden.