قطبیت یونی

پولاریزاسیون یونی

قبل از فهمیدن آنچه پولاریزاسیون یونی است، بیایید ببینیم مولکول کلرید سدیم (NaCl) چگونه تشکیل می‌شود. مولکول کلرید سدیم (NaCl) با پیوند یونی بین اتم‌های سدیم و کلر تشکیل می‌شود. اتم سدیم یک الکترون را به دیگران می‌دهد تا هشت الکترون در مدار خارجی خود داشته باشد. به این ترتیب اتم سدیم به یون مثبت تبدیل می‌شود. از طرف دیگر اتم کلر یک الکترون می‌گیرد تا هشت الکترون در مدار خارجی خود داشته باشد و به یون منفی تبدیل می‌شود. حالا به دلیل نیروی الکترواستاتیک بین یون‌های مثبت سدیم و منفی کلر، آنها با هم پیوند می‌خورند و مولکول کلرید سدیم را تشکیل می‌دهند. به طور طبیعی، هر یک از مولکول‌های کلرید سدیم یک سمت مثبت و یک سمت منفی دارد. زیرا، بخش سدیم از مولکول به دلیل حضور یون سدیم مثبت کمی مثبت شارژ خواهد بود و بخش کلر به دلیل حضور یون کلر منفی کمی منفی شارژ خواهد بود.

از آنجا که فاصله‌ای بین هسته‌های اتمی در مولکول کلرید سدیم وجود دارد، حتی در غیاب هرگونه میدان الکتریکی خارجی، باید گشتاور دوقطبی در مولکول موجود باشد. چون مولکول‌های کلرید سدیم فقط دو اتم (یون) دارند، باید گشتاور دوقطبی واحدی از یون منفی به یون مثبت در هر مولکول وجود داشته باشد. اما تعداد زیادی از ترکیبات یونی وجود دارند که بیش از دو اتم دارند. در این موارد، گشتاور دوقطبی بیش از یک عدد خواهد بود. اما تمام گشتاورهای دوقطبی از یون نسبتاً منفی به یون مثبت هدایت می‌شوند. گشتاور دوقطبی نهایی یک مولکول مجموع برداری گشتاورهای دوقطبی فردی مولکول خواهد بود.

اگر مولکول مرکز تقارن داشته باشد، آنگاه مولکول ممکن است تعدادی گشتاور دوقطبی بین یونی داشته باشد اما گشتاور دوقطبی نهایی کل مولکول صفر خواهد بود. گشتاور دوقطبی کل مولکول فقط در ساختارهای نامتقارن مولکول‌ها وجود دارد. این گشتاور دوقطبی کل مولکول به عنوان گشتاور دوقطبی دائمی شناخته می‌شود زیرا حتی در غیاب هرگونه میدان الکتریکی محیطی وجود دارد. بیایید به شکل‌های زیر مراجعه کنیم. در شکل اول مولکول از دو اتم تشکیل شده و فقط یک گشتاور دوقطبی از یون منفی به یون مثبت دارد. در شکل ۲، مولکول مرکز تقارن دارد.

دو گشتاور دوقطبی از یون منفی به یون مثبت وجود دارد اما آنها یکدیگر را لغو می‌کنند. بنابراین گشتاور دوقطبی کل مولکول صفر است. در شکل ۳، گشتاور دوقطبی کلی وجود دارد زیرا ساختار مولکول نامتقارن است. بنابراین مولکول‌ها ممکن است گشتاور دوقطبی دائمی داشته باشند یا نه اما به محض اعمال یک میدان الکتریکی خارجی، یون‌های منفی مولکول‌ها تمایل خواهند داشت به سمت مثبت میدان الکتریکی خارجی حرکت کنند و یون‌های مثبت مولکول‌ها تمایل خواهند داشت به سمت منفی میدان الکتریکی خارجی حرکت کنند.

این به آنچه که پولاریزاسیون یونی نامیده می‌شود معروف است. اگر N تعداد مولکول‌های قطبی‌شده در واحد حجم ماده باشد. پولاریزاسیون یونی ماده به صورت زیر تعیین می‌شود

که در آن، µionic گشتاور دوقطبی متوسط مولکول به دلیل میدان الکتریکی خارجی اعمال شده است. این به وضوح متناسب با قدرت میدان الکتریکی اعمال شده است. بنابراین،

به علاوه، وقتی میدان خارجی اعمال می‌شود، کمی جابجایی هسته‌های مثبت و الکترون‌های منفی هر اتم مولکول‌ها رخ می‌دهد. به دلیل آن، گشتاور دوقطبی الکترونی در هر اتم مولکول‌ها وجود خواهد داشت. این گشتاور دوقطبی الکترونی نیز متناسب با تعداد مولکول‌ها در واحد حجم و قدرت میدان الکتریکی اعمال شده است. ثابت تناسب یا قطب‌پذیری برای آن، α الکترونی.

بدیهی است که هر زمان که یک میدان الکتریکی در یک دی الکتریک از ترکیب یونی اعمال می‌شود، دو نوع پولاریزاسیون در آن رخ خواهد داد. این‌ها پولاریزاسیون یونی و پولاریزاسیون الکترونی هستند. پولاریزاسیون کلی مجموع این دو پولاریزاسیون است.

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.