Polarización iónica
Polarización iónica
Antes de entender lo que es la polarización iónica, observemos cómo se forma una molécula de cloruro de sodio (NaCl). La molécula de cloruro de sodio (NaCl) se forma por un enlace iónico entre los átomos de sodio y cloro. El átomo de sodio cede un electrón para tener ocho electrones en su órbita más externa. De esta manera, el átomo de sodio se convierte en un ion positivo. Por otro lado, el átomo de cloro toma un electrón para tener ocho electrones en su órbita más externa y se convierte en un ion negativo. Ahora, debido a la fuerza electrostática entre los iones de sodio positivos y los iones de cloro negativos, estos se unen y forman la molécula de cloruro de sodio. Naturalmente, cada molécula de cloruro de sodio tiene un extremo positivo y un extremo negativo. Esto se debe a que la parte de sodio de la molécula estará ligeramente cargada positivamente debido a la presencia del ion de sodio positivo, y la parte de cloro estará ligeramente cargada negativamente debido a la presencia del ion de cloro negativo.
Dado que existe una distancia interatómica en la molécula de cloruro de sodio, debe haber un momento dipolar presente en la molécula incluso en ausencia de cualquier campo eléctrico externo aplicado. Como las moléculas de cloruro de sodio tienen solo dos átomos (iones), debe haber un único momento dipolar apuntando desde el ion negativo al ion positivo en cada molécula. Sin embargo, hay muchos compuestos iónicos que tienen más de dos átomos. En estos casos, habrá más de un enlace iónico y, por lo tanto, debe haber momentos dipolares tantos como el número de enlaces en una molécula. Pero todos los momentos dipolares están dirigidos desde el ion relativamente negativo al ion positivo. El momento dipolar resultante de una sola molécula sería la suma vectorial de los momentos dipolares individuales de la molécula.
Si la molécula tiene un centro de simetría, entonces la molécula puede tener varios momentos dipolares interiónicos, pero el momento dipolar resultante total de la molécula será cero. El momento dipolar neto de la molécula está presente solo en estructuras asimétricas de moléculas. Este momento dipolar neto de la molécula se conoce como momento dipolar permanente, ya que está presente en la molécula incluso en ausencia de cualquier campo eléctrico periférico. Tomemos como referencia las siguientes figuras. En la primera figura, la molécula está formada por dos átomos y tiene solo un momento dipolar dirigido desde el ion negativo al ion positivo. En la figura 2, la molécula tiene un centro de simetría.
Hay dos momentos dipolares desde el ion negativo al ion positivo, pero se cancelan entre sí. Por lo tanto, no hay un momento dipolar neto de la molécula. En la figura 3, hay un momento dipolar neto debido a la estructura asimétrica de la molécula. Así, las moléculas pueden tener un momento dipolar permanente o no, pero tan pronto como se aplica un campo eléctrico externo, los iones negativos de las moléculas tenderán a desplazarse hacia el lado positivo del campo aplicado y los iones positivos de las moléculas tenderán a desplazarse hacia el lado negativo del campo eléctrico aplicado.
Esto se llama polarización iónica. Si hay N número de moléculas polarizadas presentes en el volumen unitario del material, la polarización iónica del material se da por
Donde, µiónico es el momento dipolar inducido promedio de la molécula debido al campo eléctrico externo aplicado. Esto es obviamente proporcional a la intensidad del campo eléctrico aplicado. Por lo tanto,
Además, cuando se aplica un campo externo, habrá un ligero desplazamiento del núcleo positivo y los electrones negativos de cada átomo de las moléculas. Debido a esto, habrá un momento dipolar electrónico en cada átomo de las moléculas. Este momento dipolar electrónico también es proporcional al número de moléculas por unidad de volumen e intensidad del campo eléctrico aplicado. La constante de proporcionalidad o polarizabilidad para eso, digamos, α electrónico.
Es innecesario decir que siempre que se aplique un campo eléctrico en un dieléctrico de compuesto iónico, ocurrirán dos tipos de polarización en él. Estas son la polarización iónica y la polarización electrónica. La polarización total es la suma de estas dos polarizaciones.
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