قطبیت یونی

قطبیت یونی

قبل از فهمیدن آنچه قطبیت یونی است، بیایید مشاهده کنیم که چگونه مولکول کلرید سدیم (NaCl) تشکیل می‌شود. مولکول کلرید سدیم (NaCl) با پیوند یونی بین اتم‌های سدیم و کلر تشکیل می‌شود. اتم سدیم یک الکترون را تسلیم می‌کند تا در مدار خارجی‌اش هشت الکترون داشته باشد. به این ترتیب اتم سدیم به یون مثبت تبدیل می‌شود. از طرف دیگر اتم کلر یک الکترون می‌گیرد تا در مدار خارجی‌اش هشت الکترون داشته باشد و به یون منفی تبدیل شود. حالا به دلیل نیروی الکترواستاتیک بین یون‌های سدیم مثبت و کلر منفی، آنها با هم پیوند می‌خورند و مولکول کلرید سدیم را تشکیل می‌دهند. به طبیعت، هر یک از مولکول‌های کلرید سدیم دارای یک سو مثبت و یک سو منفی است. زیرا بخش سدیم مولکول به دلیل حضور یون سدیم مثبت کمی مثبت شارژ می‌شود و بخش کلر به دلیل حضور یون کلر منفی کمی منفی شارژ می‌شود.

از آنجا که فاصله‌ای بین هسته‌های 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 دارای بیش از دو اتم هستند. در این موارد، بیش از یک پیوند یونی وجود دارد و بنابراین باید گشتاورهای دوقطبی به اندازه تعداد پیوندها در مولکول وجود داشته باشد. اما تمام گشتاورهای دوقطبی به سمت یون مثبت نسبتاً منفی هدایت می‌شوند. گشتاور دوقطبی نهایی یک مولکول جمع 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 تنها 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 تصاویر زیر مراجعه کنیم. در اولین شکل مولکول از دو اتم ساخته شده و فقط یک گشتاور دوقطبی از یون منفی به یون مثبت دارد. در شکل 2، مولکول مرکز تقارن دارد.

دو گشتاور دوقطبی از یون منفی به یون مثبت وجود دارد اما آنها یکدیگر را خنثی می‌کنند. بنابراین گشتاور دوقطبی کل مولکول صفر است. در شکل 3، گشتاور دوقطبی کلی وجود دارد به دلیل ساختار نامتقارن مولکول. 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 اعمال شده حرکت کنند و یون‌های مثبت مولکول‌ها تمایل خواهند داشت به سمت منفی میدان الکتریکی اعمال شده حرکت کنند.

این پدیده به نام قطبیت یونی شناخته می‌شود. اگر N تعداد مولکول‌های قطبی شده در واحد حجم ماده باشد، قطبیت یونی ماده به صورت زیر بدست می‌آید

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

هر گاه میدان خارجی اعمال شود، کمی جابجایی هسته مثبت و الکترون‌های منفی هر اتم مولکول رخ خواهد داد. به دلیل آن گشتاور دوقطبی الکترونی در هر اتم مولکول 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 می‌گوییم α الکترونی.

بدیهی است که هر گاه یک میدان الکتریکی در یک عایق از ترکیبات یونی اعمال شود، دو نوع قطبیت در آن رخ خواهد داد. این‌ها قطبیت یونی و قطبیت الکترونی هستند. قطبیت کلی مجموع این دو قطبیت است.

بیانیه: احترام به اصلی، مقالات خوبی که ارزش به اشتراک گذاشتن دارند، در صورت نقض حق تکثیر لطفاً تماس بگیرید تا حذف شود.