Особливості діелектричної сприйнятливості рідкого пропіленкарбонату: роль дипольних взаємодій та молекулярного впорядкування

Abstract

Діелектрична проникність неасоційованих молекулярних рідин, як правило, демонструє температурну залежність ~1/T (закон Кюрі), а їх кореляційний фактор Кірквуда gK близький до одиниці. Недавні широкосмугові діелектричні дослідження відомого розчинника пропіленкарбонату (ПК) виявили аномальну температурну залежність його діелектричних втрат всупереч закону Кюрі, тим часом як з літератури відомо, що gK≈1. Ми аналізуємо причини цієї неузгодженості на основі сучасних літературних даних і знаходимо, що gK істотно відрізняється від одиниці, сигналізуючи присутність температурно-залежного молекулярного впорядкування. Інші прояви цього впорядкування спостерігаються в коливальних спектрах ПК, де воно призводить до розщеплення молекулярних коливань. Спектроскопічні та діелектричні результати узгоджуються між собою та свідчать про наявність сильного температурно-залежного антипаралельного дипольного впорядкування.

The dielectric constants of non-associating fluids normally exhibit a 1/T temperature dependence (Curie's law), while their Kirkwood correlation factor gK is close to 1. Recent broadband dielectric studies of a well-known solvent propylene carbonate (PC) revealed anomalous temperature dependence of its loss spectrum against Curie's law, while it is known from the literature that gK≈1. We analyze the origin of this discrepancy and find, based on recent literature data, that gK of PC significantly differs from 1, signaling the presence of temperature-dependent molecular ordering. We find other signatures of this ordering in the vibrational spectra of PC, where it leads to the splitting of molecular vibrations. Spectroscopic and dielectric results agree well with each other and reveal the presence of strong temperature-dependent antiparallel dipolar arrangement.