Ioniinen polarisaatio

Ioni polarisaatio

Ennen kuin ymmärrämme mitä ioni polarisaatio on, katsotaan, miten natriumkloridi (NaCl) molekyyli muodostuu. Natriumkloridi (NaCl) molekyyli muodostuu ioniyhdyksenä natrium- ja klooriatomioiden välillä. Natriumatomi luopuu yhdestä elektronista saadakseen kahtoista elektronia ulkoisimpaan orbitaliinsa. Tällöin natriumatomi muuttuu positiiviseksi ioniksi. Toisaalta klooriatomi ottaa yhden elektronin saadakseen kahtoista elektronia ulkoisimpaan orbitaliinsa ja muuttuu negatiiviseksi ioniksi. Nyt positiivisen natriumionin ja negatiivisen kloorionin väliset sähköstatiset voimat sidottavat ne yhteen muodostaen natriumkloridimolekyylin. Luonnollisesti jokaisella natriumkloridimolekyylillä on positiivinen pää ja negatiivinen pää. Koska natriumosuus molekyylistä on hieman positiivisesti varautunut positiivisen natriumionin vuoksi ja klooriosuus on hieman negatiivisesti varautunut negatiivisen kloorionin vuoksi.

Koska natriumkloridimolekyyliässä on ydinvälinen etäisyys, molekyyliässä on dipolimuutos jopa ilman ulkoisesti sovellettua sähkökenttää. Koska natriumkloridimolekyyleissä on vain kaksi atomea (ionia), molekyyliässä on yksi dipolimuutos, joka osoittaa negatiivisesta ionista positiiviseen ioniin. Mutta on olemassa monia ionisia yhdisteitä, joissa on useampia atomeja. Näissä tapauksissa on useita ioniyhdisteitä ja siksi molekyyliässä on yhtä monta dipolimomenttia kuin yhdisteitä molekyyliässä. Kaikki dipolimomentit osoittavat suhteellisesti negatiivisesta ionista positiiviseen ioniin. Yhden molekyylin lopullinen dipolimomentti on molekyylin yksittäisten dipolimomenttien vektorijäännös.

Jos molekyyllä on symmetriakeskus, silloin molekyyliässä voi olla useita interioni-dipolimomentteja, mutta molekyylin lopullinen dipolimomentti olisi nolla. Molekyylin nettodipolimomentti esiintyy vain epäsäännöllisessä molekyylin rakenteessa. Tätä molekyylin nettodipolimomenttia kutsutaan pysyväksi dipolimomentiksi, koska se on läsnä molekyyliässä jopa ilman ulkopuolista sähkökenttää. Katsotaan seuraavia kuvioita. Ensimmäisessä kuviossa molekyyli on tehty kahdesta atomeista ja siinä on vain yksi dipolimomentti, joka osoittaa negatiivisesta ionista positiiviseen ioniin. Kuviossa 2 molekyyllä on symmetriakeskus. Siellä on kaksi dipolimomenttia negatiivisesta ionista positiiviseen ioniin, mutta ne perumaan toisensa. Joten molekyyllä ei ole nettodipolimomenttia. Kuviossa 3 on nettodipolimomentti asymmetrisen molekyylin rakenteen vuoksi. Joten molekyyleillä voi olla pysyvä dipolimomentti tai ei, mutta kun ulkoinen sähkökenttä sovelletaan, molekyylien negatiiviset ionit pyrkivät siirtymään sovelletun kentän positiiviseen puoleen ja positiiviset ionit pyrkivät siirtymään sovelletun kentän negatiiviseen puoleen.

Tätä kutsutaan ioni polarisaationa. Jos yksikkötilavuudessa on N määrä polarisoituja molekyylejä. Aineen ioni polarisaatio annetaan

Missä, µioni on molekyylin keskimääräinen induktioon perustuva dipolimomentti ulkoisesti sovellettun sähkökentän vuoksi. Tämä on selvästi verrannollinen sovellettavan sähkökentän vahvuuteen. Niinpä,

Taas, kun ulkoinen kenttä sovelletaan, jokaisen atomin positiivinen ydin ja negatiiviset elektronit molekyyliässä siirtyvät hieman. Siksi jokaisessa molekyylin atomissa on elektroninen dipolimomentti. Tämä elektroninen dipolimomentti on myös verrannollinen molekyylien määrään yksikkötilavuudessa ja sovellettavan sähkökentän vahvuuteen. Verrannollisuuskertoimen tai polarisoituvuuden sanotaan olevan α elektroninen.

On tarpeetonta sanoa, että aina, kun sähkökenttä sovelletaan ionisen yhdisteen dielektriikkiin, siinä tapahtuu kaksi tyyppistä polarisaatiota. Nämä ovat ioni polarisaatio ja elektroninen polarisaatio. Kokonaispolarisaatio on näiden kahden polarisaation summa.

Lause: Kunnioita alkuperäistä, hyviä artikkeleita on jakoitettava, jos on tekijänoikeusloukkauksia oteta yhteyttä poisto.