Sí, muchas moléculas lo hacen. Una molécula esféricamente simétrica no tiene una orientación. Cualquier molécula menos simétrica que esa tenderá a alinearse de alguna manera con un campo eléctrico aplicado.
1 caso más simple
El caso más simple es una molécula con un dipolo incorporado, digamos una molécula de agua. La energía potencial de la molécula depende de cómo se orienta con respecto al campo eléctrico:
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Figura: Las cargas opuestas se atraen, lo que resulta en fuerzas opuestas (F) en cada extremo de la molécula. Entonces, una molécula que tiene un momento dipolar incorporado tiende a alinearse con un campo eléctrico aplicado. Fuente: Hyperphysics (http: //hyperphysics.phy-astr.gsu…)
En la figura anterior, los pequeños círculos “+” y “-” son dos extremos de una molécula. Las líneas horizontales son el campo eléctrico. Los signos “+” y “-” en los rectángulos a los lados izquierdo y derecho de la figura son las cargas que establecen el campo eléctrico.
2. Las moléculas no se alinean perfectamente con el campo
En cualquier caso, las moléculas no se alinearán perfectamente con el campo eléctrico, ya que constantemente se ven empujadas por colisiones con otras moléculas. A temperaturas más altas, el empuje se vuelve más severo, por lo que la interacción del material con el campo eléctrico tiende a ser más débil. * *
Aquí hay una gráfica de la constante dieléctrica del agua (y algunos otros fluidos) a medida que la temperatura aumenta. La constante dieléctrica del agua es una medida de (principalmente) qué tan bien los dipolos moleculares pueden alinearse con un campo eléctrico aplicado:
El contenido dieléctrico del agua tiende a disminuir con la temperatura. Esto se debe a que las colisiones entre moléculas aleatorizan los momentos dipolares de las moléculas de agua. Las colisiones tienen más efecto a temperaturas más altas. *
Fuente: Síntesis y procesamiento de polímeros biodegradables y de base biológica por irradiación de microondas.
3. Casos más complicados
Hay muchos casos más complicados. Por ejemplo, cualquier molécula tendrá un momento dipolar inducido por el campo eléctrico. Si la molécula carece de simetría esférica, ese momento dipolar inducido no será necesariamente paralelo al campo aplicado, y nuevamente habrá una tendencia a que se alineen con el tiempo. El dipolo inducido tenderá a alinearse con el campo eléctrico aplicado de la misma manera que se muestra en la figura anterior, excepto que el dipolo no está bloqueado en una orientación fija o fuerza por la orientación de la molécula.
*¡Nota! La imagen de “colisiones lo estropea” es simple pero desafortunadamente muy superficial. Lo que realmente sucede es que la energía térmica se almacena en la orientación de las moléculas. Se almacena como energía potencial, alejando las moléculas un poco de la dirección del campo aplicado. A bajas temperaturas no tengo mucha energía “no del todo orientada”, por lo que la alineación es buena. A altas temperaturas tengo más energía, incluida la energía “no muy orientada”, y la alineación es menos buena. Esa imagen es bastante sólida.
