Ultrakurzwellen
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Ladung besitzen und dadurch sehr große Dipole darstellen. Das
Verhalten dieser stark polaren Moleküle im Ultrakurzwellenfeld,
besonders in Abhängigkeit von der Wellenlänge, erscheint von
besonderem Interesse. Solche Untersuchungen wurden daher von
uns an Lösungen organischer Zwitterionen ausgeführt und brachten
interressante Ausblicke.
Debye hat bekanntlich eine Theorie für Dipol-Flüssigkeiten
bzw. für verdünnte Lösungen polarer Moleküle in unpolaren
Lösungsmitteln aufgestellt (47). Danach beruht die dielektrische
Wirkung oder die Größe der Molekularpolarisation von Flüssig-
keiten zu einem großen Teil auf der Orientierung der festen
Dipole in ihr durch die angelegten elektrischen Felder. Zu einem
anderen, meist nur viel kleineren Teil beruht sie auf der Defor-
mierung der Moleküle durch die Verschieblichkeit ihrer Ladungen.
Lösen wir daher in einem unpolaren Lösungsmittel oder in einem
Lösungsmittel, dessen Moleküle nur kleine Dipolmomente be-
sitzen, eine Anzahl Moleküle mit großem Dipolmoment, so liefern
diese durch ihren Orientierungsanteil einen großen Beitrag zur
Molekularpolarisation. Wir beobachten bei der Messung mit nicht
zu schnellen Frequenzen eine starke Zunahme der Dielektrizitäts-
konstanten gegenüber ihrem Wert für das Lösungsmittel. Der
Zuwachs der Dielektrizitätskonstanten Δ ε wird umso größer sein,
je größer die Konzentration äc und je größer das Dipolmoment
Λ g
der gelösten Moleküle ist. Der Quotient - ist also ein Maß für
das Dipolmoment, und bei Zwitterionen ein Maß für den Abstand
der positiven und negativen Ladung im Molekül.
Solche Messungen sind schon vielfach ausgeführt worden. Im
Bild 20 sind einige solcher Messungen von uns dargestellt (12).
Auf der Abscisse ist die Temperatur aufgetragen, auf der Ordi-
nate die Kapazität, d. h. also die Dielektrizitätskonstante ε X const.
Die unterste Kurve zeigt jedesmal die Dielektrizitäskonstante des
reinen Lösungsmittels als Funktion der Temperatur. Die oberen
Kurven sind an Lösungen verschiedener Konzentration des an-
gegebenen Zwitterions erhalten. Die Dielektrizitätskonstante der
Lösungen wächst linear mit der Konzentration. Der Wert für
Δ ε
4 C
ist für ein Zwitterion mit 3 Atomabständen zwischen den Ladungen
etwa 30, für ein solches mit 6 Atomabständen (Bild 21) etwa 60,
und ein solches mit 18 Atomabständen etwa 350. Diese Messungen
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Ladung besitzen und dadurch sehr große Dipole darstellen. Das
Verhalten dieser stark polaren Moleküle im Ultrakurzwellenfeld,
besonders in Abhängigkeit von der Wellenlänge, erscheint von
besonderem Interesse. Solche Untersuchungen wurden daher von
uns an Lösungen organischer Zwitterionen ausgeführt und brachten
interressante Ausblicke.
Debye hat bekanntlich eine Theorie für Dipol-Flüssigkeiten
bzw. für verdünnte Lösungen polarer Moleküle in unpolaren
Lösungsmitteln aufgestellt (47). Danach beruht die dielektrische
Wirkung oder die Größe der Molekularpolarisation von Flüssig-
keiten zu einem großen Teil auf der Orientierung der festen
Dipole in ihr durch die angelegten elektrischen Felder. Zu einem
anderen, meist nur viel kleineren Teil beruht sie auf der Defor-
mierung der Moleküle durch die Verschieblichkeit ihrer Ladungen.
Lösen wir daher in einem unpolaren Lösungsmittel oder in einem
Lösungsmittel, dessen Moleküle nur kleine Dipolmomente be-
sitzen, eine Anzahl Moleküle mit großem Dipolmoment, so liefern
diese durch ihren Orientierungsanteil einen großen Beitrag zur
Molekularpolarisation. Wir beobachten bei der Messung mit nicht
zu schnellen Frequenzen eine starke Zunahme der Dielektrizitäts-
konstanten gegenüber ihrem Wert für das Lösungsmittel. Der
Zuwachs der Dielektrizitätskonstanten Δ ε wird umso größer sein,
je größer die Konzentration äc und je größer das Dipolmoment
Λ g
der gelösten Moleküle ist. Der Quotient - ist also ein Maß für
das Dipolmoment, und bei Zwitterionen ein Maß für den Abstand
der positiven und negativen Ladung im Molekül.
Solche Messungen sind schon vielfach ausgeführt worden. Im
Bild 20 sind einige solcher Messungen von uns dargestellt (12).
Auf der Abscisse ist die Temperatur aufgetragen, auf der Ordi-
nate die Kapazität, d. h. also die Dielektrizitätskonstante ε X const.
Die unterste Kurve zeigt jedesmal die Dielektrizitäskonstante des
reinen Lösungsmittels als Funktion der Temperatur. Die oberen
Kurven sind an Lösungen verschiedener Konzentration des an-
gegebenen Zwitterions erhalten. Die Dielektrizitätskonstante der
Lösungen wächst linear mit der Konzentration. Der Wert für
Δ ε
4 C
ist für ein Zwitterion mit 3 Atomabständen zwischen den Ladungen
etwa 30, für ein solches mit 6 Atomabständen (Bild 21) etwa 60,
und ein solches mit 18 Atomabständen etwa 350. Diese Messungen