Relación Clausius-Mossotti
La relación de Clausius-Mossotti expresa la constante dieléctrica ( permisividad relativa , εr ) de un material en términos de la polarizabilidad atómica , α, de los átomos y/o moléculas constituyentes del material, o una mezcla homogénea de los mismos. Lleva el nombre de Ottaviano-Fabrizio Mossotti y Rudolf Clausius . Es equivalente a la ecuación de Lorentz-Lorenz . Puede expresarse como: [1] [2]
En el caso de que el material consista en una mezcla de dos o más especies, el lado derecho de la ecuación anterior consistiría en la suma de la contribución de polarizabilidad molecular de cada especie, indexada por i en la siguiente forma: [3]
En el sistema de unidades CGS, la relación Clausius-Mossotti generalmente se reescribe para mostrar el volumen de polarizabilidad molecular que tiene unidades de volumen (m 3 ). [2] Puede surgir confusión de la práctica de usar el nombre más corto "polarizabilidad molecular" para ambos y dentro de la literatura destinada al sistema de unidades respectivo.
La relación de Clausius-Mossotti asume solo un dipolo inducido relevante para su polarizabilidad y, por lo tanto, no es aplicable a sustancias con un dipolo permanente significativo. Es aplicable a gases como N 2 , CO 2 , CH 4 y H 2 a densidades y presiones suficientemente bajas. [4] Por ejemplo, la relación Clausius-Mossotti es precisa para gas N 2 hasta 1000 atm entre 25 °C y 125 °C. [5] Además, la relación de Clausius-Mossotti puede ser aplicable a sustancias si el campo eléctrico aplicado tiene frecuencias suficientemente altas como para que los modos dipolares permanentes estén inactivos. [6]
La ecuación de Lorentz-Lorenz es similar a la relación de Clausius-Mossotti, excepto que relaciona el índice de refracción (en lugar de la constante dieléctrica ) de una sustancia con su polarizabilidad . La ecuación de Lorentz-Lorenz lleva el nombre del matemático y científico danés Ludvig Lorenz , quien la publicó en 1869, y el físico holandés Hendrik Lorentz , quien la descubrió de forma independiente en 1878.
donde es el índice de refracción , es el número de moléculas por unidad de volumen y es la polarizabilidad media . Esta ecuación es válida aproximadamente para sólidos homogéneos, así como para líquidos y gases.
