Ionisk polarisering
Ionisk polarisering
Før vi forstår, hvad ionisk polarisering er, lad os se, hvordan et natriumklorid (NaCl) molekyle dannes. Et natriumklorid (NaCl) molekyle dannes ved en ionisk binding mellem natrium- og kloratomer. Natriumatomet giver en elektron op for at få otte elektroner i dets yderste orbitaler. På denne måde bliver natriumatomet til et positivt ion. På den anden side tager kloratomet et elektron for at få otte elektroner i dets yderste orbitaler og bliver til et negativt ion. Nu binder de positive natrium- og negative klorioner sammen på grund af elektrostatisk kraft og danner et natriumklorid molekyle. Naturligt nok har hvert natriumklorid molekyle en positiv ende og en negativ ende. Fordi natrium-delene af molekylet vil være let positivt opladet på grund af tilstedeværelse af det positive natriumion, og klordelen vil være let negativt opladet på grund af tilstedeværelse af det negative klorion.
Da der er en interatomisk afstand i natriumkloridmolekylet, skal der være en dipolmoment præsent i molekylet, selv uden en ekstern anvendt elektrisk felt. Da natriumkloridmolekyler kun har to atomer (ioner), skal der være en enkelt dipolmoment, der peger fra det negative til det positive ion i hvert molekyle. Men der findes mange ioniske forbindelser, som har mere end to atomer. I disse tilfælde vil der være flere ioniske bindinger, og derfor skal der være lige så mange dipolmomenter som antallet af bindinger i et molekyle. Men alle dipolmomenterne er rettet fra relativt negativt ion til positivt ion. Den resulterende dipolmoment for et enkelt molekyle vil være vektorsummen af de enkelte dipolmomenter i molekylet.
Hvis molekylet har et symmetrisk centrum, kan molekylet have flere interioniske dipolmomenter, men det samlede dipolmoment for molekylet vil være nul. Det samlede dipolmoment for molekylet forekommer kun i asymmetriske strukturer af molekyler. Dette samlede dipolmoment for molekylet kaldes permanent dipolmoment, da dette findes i molekylet, selv uden en ekstern elektrisk felt. Lad os tage hensyn til følgende figurer. I den første figur er molekylet lavet af to atomer, og det har kun en enkelt dipolmoment, der peger fra det negative til det positive ion. I figur 2 har molekylet et symmetrisk centrum.
Der er to dipolmomenter fra det negative til det positive ion, men de annullerer hinanden. Så der er ingen netto dipolmoment for molekylet. I figur 3 er der et netto dipolmoment på grund af den asymmetriske struktur af molekylet. Så molekyler kan have et permanent dipolmoment eller ej, men så snart et eksternt elektrisk felt anvendes, vil de negative ioner i molekylerne tendere til at skifte mod den positive side af det anvendte felt, og de positive ioner i molekylerne vil tendere til at skifte mod den negative side af det anvendte elektriske felt.
Dette kaldes ionisk polarisering. Hvis der er N antal polariserede molekyler pr. enhedsvolumen af materialet, er den ioniske polarisering af materialet givet ved
Hvor, µionic er det gennemsnitlige inducerede dipolmoment for molekylet på grund af eksternt anvendt elektrisk felt. Dette er selvfølgelig proportionalt med styrken af det anvendte elektriske felt. Så,
Når et eksternt felt anvendes, vil der være en lille forskydning af de positive kerner og de negative elektroner i hvert atom i molekylerne. På grund af dette vil der være et elektronisk dipolmoment i hvert atom i molekylerne. Dette elektroniske dipolmoment er også proportionalt med antallet af molekyler pr. enhedsvolumen og styrken af det anvendte elektriske felt. Proportionalitetskonstanten eller polariserbarhed for dette, sig α elektronisk.
Det behøver ikke nævnes, at hver gang et elektrisk felt anvendes i en dielektrik af ionisk forbindelse, vil der forekomme to typer polarisering i det. Disse er ionisk polarisering og elektronisk polarisering. Den totale polarisering er summen af disse to polariseringer.
Erklæring: Respektér det originale, godt indhold fortjener at deles, hvis der sker overtrædelse kontakt for sletning.
