Dipolos permanentesque las moléculas están en una solución en general acuosa, hay que tener en cuenta que ambos poseen dipolos permanentes, por tanto, se necesitan 2 constantes dieléctricas tanto para el soluto como para el solvente. Si se considera simplemente una constante dieléctrica para describir la respuesta soluto y solvente, y usando la ley de Coulomb, los resultados difieren de la evidencia experimental, puesto que es sabido que la constante dieléctrica del agua es 80 y de algunas proteínas del orden de 4. La respuesta dieléctrica de los dipolos permanentes puede ser modelada. Algunos de los modelos usados son: Representaciones explícitas de los átomosSi se describe explícitamente la interacción entre moléculas por medio de funciones potenciales tanto soluto como solvente (moléculas), se puede aplicar la ley de Coulomb para cargas y por medio de métodos que expliquen la dinámica del sistema, se puede dar solución al fenómeno electrostático. Se pueden encontrar dificultades computacionales al modelar las interacciones ya que todas las propiedades del dieléctrico (agua) no pueden ser descritas. Representación mecánica estadísticaModelo de LangevinEn gases y líquidos dieléctricos polares puesto que la agitación térmica se puede visualizar desde el punto de vista como choques intermoleculares, estos tienden a destruir alguna orientación preferencial respecto al campo total, por tanto esta fuerza se comporta como restauradora y consecuentemente aparece el efecto de alineamiento neto dando lugar a un momento dipolar neto P por unidad de volumen. La deducción de la forma general de computar esta polarización neta, generalmente se realiza asumiendo primero un grupo de dipolos distribuidos de manera arbitraria, sin un campo externo, y que una cantidad de ellos están distribuidos con un rango de orientaciones angulares determinadas. Si estos están sometidos a un campo eléctrico externo las orientaciones ya no son igualmente probables, y se demuestra por mecánica estadística que el número de moléculas que posee un determinado valor de U, es proporcional a , donde U depende del campo eléctrico total y del ángulo de orientación, por tanto, la forma general de la relación de Langevin es:
Teoría de Kirkwood-FrohlichEn esta representación, el material es considerado como una colección de dipolos permanentes, sumergidos en un continuo con una constante dieléctrica de alta frecuencia. El momento dipolar efectivo de cada dipolo se incrementa por el valor de fase debido a la polarización por la reacción del campo
donde es la constante dieléctrica del material, N es el número de densidad, es el momento dipolar en fase gaseosa y g es el factor de correlación de Kirwood que se considera por los efectos cooperativos de orientación cercanos a los dipolos. |