القطبية الأيونية

القطبية الأيونية

قبل فهم ما هي القطبية الأيونية، دعنا نلاحظ كيف يتم تكوين جزيء كلوريد الصوديوم (NaCl). يتم تشكيل جزيء كلوريد الصوديوم (NaCl) بواسطة رابطة أيونية بين ذرات الصوديوم والكلور. الذرة الصوديومية تتخلى عن إلكترون واحد للحصول على ثمانية إلكترونات في المدار الخارجي لها. بهذه الطريقة، تصبح الذرة الصوديومية أيونًا موجبًا. من ناحية أخرى، تأخذ الذرة الكلورية إلكترونًا واحدًا لتكوين ثمانية إلكترونات في المدار الخارجي لها وتتحول إلى أيون سالب. الآن، بسبب القوة الكهروستاتيكية بين الأيون الصوديومي الموجب والأيون الكلوري السالب، يرتبطان معًا ليشكلوا جزيء كلوريد الصوديوم. بشكل طبيعي، لكل جزيء من جزيئات كلوريد الصوديوم طرف موجب وطرف سالب. لأن الجزء الصوديومي من الجزيء سيكون مشحونًا بموجب خفيف بسبب وجود الأيون الصوديومي الموجب، بينما سيكون الجزء الكلوري مشحونًا بسالب خفيف بسبب وجود الأيون الكلوري السالب.

بما أن هناك مسافة بين النواة في جزيء كلوريد الصوديوم، يجب أن يكون هناك عزم ثنائي القطب موجود في الجزيء حتى في غياب المجال الكهربائي الخارجي. بما أن جزيئات كلوريد الصوديوم تحتوي فقط على ذرتين ذريتين (أيونات)، يجب أن يكون هناك عزم ثنائي القطب واحد يشير من الأيون السالب إلى الأيون الموجب في كل جزيء. ولكن هناك العديد من المركبات الأيونية التي تحتوي على أكثر من ذرتين. في هذه الحالات، سيكون هناك أكثر من رابطة أيونية واحدة وبالتالي يجب أن يكون هناك عزوم ثنائية القطب بقدر عدد الروابط في الجزيء. ولكن جميع العزوم الثنائية القطب تتجه من الأيون النسبي السالب إلى الأيون الموجب. سيكون العزم الثنائي القطب الإجمالي للجزيء الواحد هو مجموع متجهي العزوم الثنائية القطب الفردية للجزيء.

إذا كان للجزيء مركز تناظر، فقد يكون للجزيء عدد من العزوم الثنائية القطب بين الأيونات ولكن العزم الثنائي القطب الإجمالي للجزيء سيكون صفرًا. يظهر العزم الثنائي القطب الإجمالي للجزيء فقط في الهياكل غير المتماثلة للجزيئات. يُشار إلى هذا العزم الثنائي القطب الإجمالي للجزيء بأنه العزم الثنائي القطب الدائم لأنه يوجد في الجزيء حتى في غياب أي مجال كهربائي خارجي. لنأخذ مثالًا على الرسوم التالية. في الشكل الأول، يتكون الجزيء من ذرتين ذريتين ولديه عزم ثنائي قطب واحد يشير من الأيون السالب إلى الأيون الموجب. في الشكل الثاني، للجزيء مركز تناظر.

هناك عزمين ثنائي القطب من الأيون السالب إلى الأيون الموجب لكنهما يلغيان بعضهما البعض. لذلك لا يوجد عزم ثنائي قطب إجمالي للجزيء. في الشكل الثالث، يوجد عزم ثنائي قطب إجمالي بسبب التركيب غير المتماثل للجزيء. لذا قد يكون للجزيئات عزم ثنائي قطب دائم أو لا، ولكن بمجرد تطبيق مجال كهربائي خارجي، ستتجه الأيونات السالبة للجزيئات نحو الجانب الموجب للمجال المطبق والأيونات الموجبة للجزيئات ستتجه نحو الجانب السالب للمجال الكهربائي المطبق.

يسمى هذا بالقطبية الأيونية. إذا كان هناك N عددًا من الجزيئات القطبية الموجودة في وحدة حجم المادة. تكون القطبية الأيونية للمادة كما يلي

حيث، µionic هو العزم الثنائي القطب المتوسط للجزيء نتيجة المجال الكهربائي الخارجي المطبق. وهذا بالطبع يتناسب مع قوة المجال الكهربائي المطبق. لذا،

مرة أخرى، عندما يتم تطبيق المجال الخارجي، سيكون هناك تحول طفيف في النواة الموجبة والإلكترونات السالبة لكل ذرة من ذرات الجزيء. بسبب ذلك، سيكون هناك عزم ثنائي قطب إلكتروني في كل ذرة من ذرات الجزيء. هذا العزم الثنائي القطب الإلكتروني يتناسب أيضًا مع عدد الجزيئات لكل وحدة حجم وقوة المجال الكهربائي المطبق. الثابت التناسبي أو الاستقطاب لهذا نقول α الإلكتروني.

لا يحتاج إلى القول أنه كلما تم تطبيق مجال كهربائي في مادة عازلة من مركب أيوني، سيكون هناك نوعان من القطبية يحدثان فيها. هما القطبية الأيونية والقطبية الإلكترونية. القطبية الإجمالية هي مجموع هذين النوعين من القطبية.

بيان: احترم الأصلي، المقالات الجيدة تستحق المشاركة، وإذا كان هناك انتهاك يرجى التواصل لإزالته.