Polarizzazione ionica
Polarizzazione ionica
Prima di comprendere cos'è la polarizzazione ionica, osserviamo come si forma una molecola di cloruro di sodio (NaCl). La molecola di cloruro di sodio (NaCl) si forma per mezzo di un legame ionico tra gli atomi di sodio e cloro. L'atomo di sodio cede un elettrone per ottenere otto elettroni nella sua orbita più esterna. In questo modo l'atomo di sodio diventa un ione positivo. D'altra parte, l'atomo di cloro prende un elettrone per avere otto elettroni nella sua orbita più esterna e diventa un ione negativo. Ora, a causa della forza elettrostatica tra gli ioni di sodio positivi e i ioni di cloro negativi, essi si legano insieme e formano la molecola di cloruro di sodio. Naturalmente, ogni molecola di cloruro di sodio ha un'estremità positiva e un'estremità negativa. Infatti, la parte del sodio della molecola sarà leggermente caricata positivamente a causa della presenza dell'ione di sodio positivo, mentre la parte del cloro sarà leggermente caricata negativamente a causa della presenza dell'ione di cloro negativo.
Poiché esiste una distanza inter-nucleare nella molecola di cloruro di sodio, deve esserci un momento dipolare presente nella molecola anche in assenza di qualsiasi campo elettrico applicato esternamente. Poiché le molecole di cloruro di sodio hanno solo due atomi (ioni), deve esserci un singolo momento dipolare che punta dall'ione negativo all'ione positivo in ogni molecola. Tuttavia, ci sono molti composti ionici che hanno più di due atomi. In questi casi, ci saranno più di un legame ionico e quindi ci devono essere momenti dipolari tanti quanti il numero di legami nella molecola. Tuttavia, tutti i momenti dipolari sono diretti dall'ione relativamente negativo all'ione positivo. Il momento dipolare risultante di una singola molecola sarebbe la somma vettoriale dei momenti dipolari individuali della molecola.
Se la molecola ha un centro di simmetria, allora la molecola può avere un certo numero di momenti dipolari inter-ionic ma il momento dipolare risultante complessivo della molecola sarebbe zero. Il momento dipolare netto della molecola è presente solo in strutture molecolari asimmetriche. Questo momento dipolare netto della molecola viene chiamato momento dipolare permanente, poiché è presente nella molecola anche in assenza di qualsiasi campo elettrico periferico. Prendiamo come riferimento le seguenti figure. Nella prima figura, la molecola è composta da due atomi e ha solo un singolo momento dipolare diretto dall'ione negativo all'ione positivo. Nella figura 2, la molecola ha un centro di simmetria.
Ci sono due momenti dipolari dall'ione negativo all'ione positivo, ma si annullano a vicenda. Quindi non c'è un momento dipolare netto della molecola. Nella figura 3, c'è un momento dipolare netto a causa della struttura asimmetrica della molecola. Quindi, le molecole possono avere un momento dipolare permanente o no, ma non appena viene applicato un campo elettrico esterno, gli ioni negativi delle molecole tenderanno a spostarsi verso il lato positivo del campo applicato e gli ioni positivi delle molecole tenderanno a spostarsi verso il lato negativo del campo elettrico applicato.
Questo è chiamato polarizzazione ionica. Se ci sono N numeri di molecole polarizzate presenti nel volume unitario del materiale. La polarizzazione ionica del materiale è data da
Dove, µionico è il momento dipolare indotto medio della molecola a causa del campo elettrico applicato esternamente elettrico. Questo è ovviamente proporzionale alla forza del campo elettrico applicato. Quindi,
Inoltre, quando viene applicato un campo esterno, ci sarà uno spostamento leggero del nucleo positivo e degli elettroni negativi di ogni atomo delle molecole. A causa di ciò, ci sarà un momento dipolare elettronico in ogni atomo delle molecole. Questo momento dipolare elettronico è anche proporzionale al numero di molecole per unità di volume e alla forza del campo elettrico applicato. La costante di proporzionalità o polarizzabilità per questo, diciamo, α elettronico.
È superfluo dire che ogni volta che viene applicato un campo elettrico in un dielettrico di un composto ionico, vi saranno due tipi di polarizzazione che avvengono in esso. Questi sono la polarizzazione ionica e la polarizzazione elettronica. La polarizzazione totale è la somma di queste due polarizzazioni.
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