Ionická polarizace

Ionická polarizace

Než pochopíme, co je ionická polarizace, podívejme se, jak vzniká molekula chloridu sodného (NaCl). Molekula chloridu sodného (NaCl) vzniká iontovou vazbou mezi atomy sodíku a chlóru. Atom sodíku odevzdá jeden elektron, aby měl osm elektronů ve své nejvnější elektronové vrstvě. Tím se atom sodíku stane kladným iontem. Na druhou stranu atom chlóru přijme jeden elektron, aby měl osm elektronů ve své nejvnější elektronové vrstvě, a stane se z něj záporný iont. Díky elektrostatické síle mezi kladným iontem sodíku a záporným iontem chlóru se spojí a vytvoří molekulu chloridu sodného. Přirozeně tedy každá molekula chloridu sodného má kladný a záporný konec. Protože část molekuly obsahující sodík bude mírně kladně nabita kvůli přítomnosti kladného iontu sodíku a část obsahující chlór bude mírně záporně nabita kvůli přítomnosti záporného iontu chlóru.

Vzhledem k tomu, že v molekule chloridu sodného existuje vzdálenost mezi jádry, musí být v molekule přítomen dipólový moment i bez externího elektrického pole. Protože molekuly chloridu sodného mají pouze dva atomy (ionty), musí být v každé molekule přítomen jeden dipólový moment směřující od záporného ke kladnému iontu. Existují však mnohé iontové sloučeniny, které mají více než dva atomy. V těchto případech bude existovat více než jedna iontová vazba a tedy také tolik dipólových momentů, kolik je vazeb v molekule. Všechny dipólové momenty jsou směřovány od relativně záporného iontu k kladnému. Celkový dipólový moment jedné molekuly bude vektorový součet jednotlivých dipólových momentů molekuly.

Pokud má molekula střed symetrie, pak molekula může mít několik interiontových dipólových momentů, ale celkový dipólový moment molekuly bude nulový. Celkový dipólový moment molekuly je přítomen pouze v asymetrické struktuře molekul. Tento celkový dipólový moment molekuly se nazývá trvalý dipólový moment, protože je přítomen v molekule i bez vnějšího elektrického pole. Podívejme se na následující obrázky. V prvním obrázku je molekula tvořena dvěma atomy a má pouze jeden dipólový moment směřující od záporného ke kladnému iontu. V obrázku 2 má molekula střed symetrie.

Existují dva dipólové momenty od záporného ke kladnému iontu, ale vyrušují se. Takže celkový dipólový moment molekuly je nulový. V obrázku 3 je přítomen celkový dipólový moment kvůli asymetrické struktuře molekuly. Molekuly mohou mít trvalý dipólový moment nebo ne, ale jakmile se aplikuje externí elektrické pole, záporné ionty molekul se budou snažit posunout k kladné straně aplikovaného pole a kladné ionty molekul se budou snažit posunout k záporné straně aplikovaného elektrického pole.

Toto se nazývá ionická polarizace. Pokud je v jednotkovém objemu materiálu přítomno N polarizovaných molekul, ionická polarizace materiálu je dána vztahem

Kde, µionic je průměrný indukovaný dipólový moment molekuly způsobený externím elektrickým polem. To je samozřejmě úměrné síle aplikovaného elektrického pole. Takže,

Opět, když se aplikuje externí pole, dojde k mírnému posunu kladných jader a záporných elektronů každého atomu molekul. Díky tomu bude v každém atomu molekul přítomen elektronový dipólový moment. Tento elektronový dipólový moment je také úměrný počtu molekul na jednotkový objem a síle aplikovaného elektrického pole. Konstanta úměrnosti nebo polarizabilita pro to řekněme, α elektronová.

Je zbytečné říkat, že pokaždé, když je aplikováno elektrické pole v dielektriku iontové sloučeniny, dojde k dvěma typům polarizace. Jsou to iontická polarizace a elektronová polarizace. Celková polarizace je součtem těchto dvou polarizací.

Prohlášení: Respektujte původ, dokonalé články jsou hodné zdielenia, ak dojde k porušeniu autorských práv, kontaktujte nás pro odstránenie.