Polarisation ionique

Electrical4u

Champ: Électricité de base

China

Avant de comprendre ce qu'est la polarisation ionique, observons comment une molécule de chlorure de sodium (NaCl) est formée. La molécule de chlorure de sodium (NaCl) est formée par un lien ionique entre les atomes de sodium et de chlore. L'atome de sodium cède un électron pour avoir huit électrons dans ses orbites les plus externes. De cette manière, l'atome de sodium devient un ion positif. D'autre part, l'atome de chlore prend un électron pour avoir huit électrons dans ses orbites les plus externes et devient un ion négatif. À cause de la force électrostatique entre les ions de sodium positifs et de chlore négatifs, ils se lient ensemble pour former la molécule de chlorure de sodium. Naturellement, chaque molécule de chlorure de sodium a une extrémité positive et une extrémité négative. En effet, la partie sodium de la molécule sera légèrement chargée positivement en raison de la présence de l'ion sodium positif, et la partie chlore sera légèrement chargée négativement en raison de la présence de l'ion chlore négatif.

Comme il y a une distance inter-nucléaire dans la molécule de chlorure de sodium, il doit y avoir un moment dipolaire présent dans la molécule même en l'absence de tout champ électrique externe appliqué. Comme les molécules de chlorure de sodium n'ont que deux atomes (ions), il doit y avoir un seul moment dipolaire pointant du négatif vers le positif dans chaque molécule. Mais il existe de nombreux composés ioniques qui ont plus de deux atomes. Dans ces cas, il y aura plus d'un lien ionique et donc autant de moments dipolaires que de liaisons dans une molécule. Cependant, tous les moments dipolaires sont dirigés du ion relativement négatif vers le ion positif. Le moment dipolaire résultant d'une seule molécule serait la somme vectorielle des moments dipolaires individuels de la molécule.

Si la molécule a un centre de symétrie, alors la molécule peut avoir plusieurs moments dipolaires inter-ioniques, mais le moment dipolaire résultant global de la molécule serait nul. Le moment dipolaire net de la molécule n'existe que dans les structures asymétriques des molécules. Ce moment dipolaire net de la molécule est appelé moment dipolaire permanent car il est présent dans la molécule même en l'absence de tout champ électrique périphérique. Prenons comme référence les figures suivantes. Dans la première figure, la molécule est constituée de deux atomes et elle n'a qu'un seul moment dipolaire dirigé du négatif vers le positif. Dans la figure 2, la molécule a un centre de symétrie.

Il y a deux moments dipolaires du négatif vers le positif, mais ils s'annulent mutuellement. Il n'y a donc pas de moment dipolaire net de la molécule. Dans la figure 3, il y a un moment dipolaire net en raison de la structure asymétrique de la molécule. Ainsi, les molécules peuvent avoir un moment dipolaire permanent ou non, mais dès qu'un champ électrique externe est appliqué, les ions négatifs des molécules tendront à se déplacer vers le côté positif du champ appliqué et les ions positifs des molécules tendront à se déplacer vers le côté négatif du champ électrique appliqué.

Cela est appelé polarisation ionique. S'il y a N nombre de molécules polarisées présentes dans l'unité de volume du matériau. La polarisation ionique du matériau est donnée par

Où, µionique est le moment dipolaire induit moyen de la molécule en raison du champ électrique externe appliqué. Ceci est évidemment proportionnel à l'intensité du champ électrique appliqué. Donc,

De plus, lorsque le champ externe est appliqué, il y aura un léger déplacement du noyau positif et des électrons négatifs de chaque atome des molécules. En raison de cela, il y aura un moment dipolaire électronique dans chaque atome des molécules. Ce moment dipolaire électronique est également proportionnel au nombre de molécules par unité de volume et à l'intensité du champ électrique appliqué. La constante de proportionnalité ou la polarisabilité pour cela, disons, α électronique.

Il va sans dire que chaque fois qu'un champ électrique est appliqué dans un diélectrique de composé ionique, il y aura deux types de polarisation qui se produiront. Ce sont la polarisation ionique et la polarisation électronique. La polarisation totale est la somme de ces deux polarisations.