Ιονική Πολάρωση

Ιονική Πολάρωση

Πριν κατανοήσουμε τί είναι η ιονική πολάρωση, ας δούμε πώς σχηματίζεται ένα μόριο νατρίου χλωρίου (NaCl). Το μόριο νατρίου χλωρίου (NaCl) σχηματίζεται μέσω ιονικής δεσμοποίησης μεταξύ ατόμων νατρίου και χλωρίου. Το άτομο νατρίου αποδίδει ένα ηλεκτρόνιο για να έχει οκτώ ηλεκτρόνια στον εξωτερικό του τροχιακό χώρο. Με αυτόν τον τρόπο, το άτομο νατρίου γίνεται θετικό ίον. Από την άλλη, το άτομο χλωρίου παίρνει ένα ηλεκτρόνιο για να έχει οκτώ ηλεκτρόνια στον εξωτερικό του τροχιακό χώρο και γίνεται αρνητικό ίον. Λόγω της ηλεκτροστατικής δύναμης μεταξύ του θετικού ιόντος νατρίου και του αρνητικού ιόντος χλωρίου, αυτά συνδέονται και σχηματίζουν το μόριο νατρίου χλωρίου. Φυσικά, κάθε μόριο νατρίου χλωρίου έχει ένα θετικό και ένα αρνητικό άκρο. Διότι, η πλευρά του νατρίου του μορίου θα είναι ελαφρώς θετικά φορτισμένη λόγω της παρουσίας του θετικού ιόντος νατρίου, ενώ η πλευρά του χλωρίου θα είναι ελαφρώς αρνητικά φορτισμένη λόγω της παρουσίας του αρνητικού ιόντος χλωρίου.

Επειδή υπάρχει μια απόσταση μεταξύ των πυρήνων στο μόριο νατρίου χλωρίου, πρέπει να υπάρχει ένα διπόλιο μομέντο στο μόριο, ακόμη και χωρίς την εφαρμογή εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου. Επειδή τα μόρια νατρίου χλωρίου έχουν μόνο δύο άτομα (ίοντα), πρέπει να υπάρχει ένα μοναδικό διπόλιο μομέντο που δείχνει από το αρνητικό στο θετικό ίον σε κάθε μόριο. Ωστόσο, υπάρχουν πολλά ιονικά συνθέτη που έχουν περισσότερα από δύο άτομα. Σε αυτές τις περιπτώσεις, θα υπάρχουν περισσότερα από ένα ιονικά δεσμά και, επομένως, πρέπει να υπάρχουν διπόλια μομέντα τόσο πολλά όσο και τα δεσμά σε ένα μόριο. Ωστόσο, όλα τα διπόλια μομέντα δείχνουν από το σχετικά αρνητικό ίον προς το θετικό ίον. Το συνολικό διπόλιο μομέντο ενός μοναδικού μορίου θα είναι η βεκτορική άθροιση των μεμονωμένων διπόλιων μομέντων του μορίου.

Αν το μόριο έχει κέντρο συμμετρίας, τότε το μόριο μπορεί να έχει πολλά διπόλια μομέντα μεταξύ των ιόντων, αλλά το συνολικό διπόλιο μομέντο του μορίου θα είναι μηδέν. Το συνολικό διπόλιο μομέντο του μορίου παρουσιάζεται μόνο σε ασυμμετρική δομή των μορίων. Αυτό το συνολικό διπόλιο μομέντο του μορίου αναφέρεται ως μόνιμο διπόλιο μομέντο, καθώς παραμένει στο μόριο ακόμη και χωρίς την παρουσία οποιουδήποτε περιφερειακού ηλεκτρικού πεδίου. Ας λάβουμε ως αναφορά τα εξής σχήματα. Στο πρώτο σχήμα, το μόριο αποτελείται από δύο άτομα και έχει μόνο ένα μοναδικό διπόλιο μομέντο που δείχνει από το αρνητικό στο θετικό ίον. Στο σχήμα 2, το μόριο έχει κέντρο συμμετρίας.

Υπάρχουν δύο διπόλια μομέντα από το αρνητικό προς το θετικό ίον, αλλά αυτά ακυρώνονται. Έτσι, δεν υπάρχει συνολικό διπόλιο μομέντο του μορίου. Στο σχήμα 3, υπάρχει ένα συνολικό διπόλιο μομέντο λόγω της ασυμμετρικής δομής του μορίου. Οπότε, τα μόρια μπορεί να έχουν μόνιμο διπόλιο μομέντο ή όχι, αλλά όμως, όταν εφαρμοστεί ένα εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο, τα αρνητικά ίοντα των μορίων θα τείνουν να μετακινηθούν προς τη θετική πλευρά του εφαρμοσμένου πεδίου και τα θετικά ίοντα των μορίων θα τείνουν να μετακινηθούν προς την αρνητική πλευρά του εφαρμοσμένου ηλεκτρικού πεδίου.

Αυτό ονομάζεται ιονική πολάρωση. Αν υπάρχουν N αριθμός πολωμένων μορίων ανά μονάδα όγκου του υλικού. Η ιονική πολάρωση του υλικού δίνεται από

Όπου, μιονικό είναι το μέσο επικαλυπτόμενο διπόλιο μομέντο του μορίου λόγω του εφαρμοσμένου εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου. Αυτό είναι προφανώς ανάλογο με την ένταση του εφαρμοσμένου ηλεκτρικού πεδίου. Άρα,

Και πάλι, όταν εφαρμοστεί έξωτερο πεδίο, θα υπάρξει μια μικρή μετακίνηση του θετικού πυρήνα και των αρνητικών ηλεκτρόνιων κάθε άτομου των μορίων. Λόγω αυτού, θα υπάρξει ένα ηλεκτρονικό διπόλιο μομέντο σε κάθε άτομο των μορίων. Αυτό το ηλεκτρονικό διπόλιο μομέντο είναι επίσης ανάλογο με τον αριθμό των μορίων ανά μονάδα όγκου και την ένταση του εφαρμοσμένου ηλεκτρικού πεδίου. Η σταθερά αναλογικότητας ή πολαριζότητα γι' αυτό, ας πούμε, α ηλεκτρονικό.

Δεν χρειάζεται να λέμε ότι όποτε εφαρμοστεί ένα ηλεκτρικό πεδίο σε ένα διελκτικό υλικό ιονικών συνθέτων, θα συμβούν δύο τύποι πολάρωσης. Αυτοί είναι η ιονική πολάρωση και η ηλεκτρονική πολάρωση. Η συνολική πολάρωση είναι η άθροιση αυτών των δύο πολάρωσεων.

Δήλωση: Σεβαστείτε το πρωτότυπο, καλά άρθρα αξίζουν κοινοποίηση, αν υπάρχει παραβίαση δικαιωμάτων πληροφορήστε για διαγραφή.