आयनिक ध्रुवीकरण

फील्ड: मूलभूत विद्युत

China

आयनिक ध्रुवीकरण

आयनिक ध्रुवीकरण को समझने से पहले हमें यह देखना चाहिए कि नाट्रियम क्लोराइड (NaCl) अणु कैसे बनता है। नाट्रियम क्लोराइड (NaCl) अणु नाट्रियम और क्लोरीन परमाणुओं के बीच आयनिक बंध द्वारा बनता है। नाट्रियम परमाणु अपने बाहरी कक्ष में आठ इलेक्ट्रॉन पाने के लिए एक इलेक्ट्रॉन छोड़ देता है। इस तरह नाट्रियम परमाणु धनात्मक आयन बन जाता है। दूसरी ओर, क्लोरीन परमाणु अपने बाहरी कक्ष में आठ इलेक्ट्रॉन पाने के लिए एक इलेक्ट्रॉन लेता है और ऋणात्मक आयन बन जाता है। अब धनात्मक नाट्रियम और ऋणात्मक क्लोरीन आयनों के बीच विद्युतस्थैतिक बल के कारण वे एक साथ जुड़ जाते हैं और नाट्रियम क्लोराइड अणु बनता है। प्राकृतिक रूप से, प्रत्येक नाट्रियम क्लोराइड अणु के एक धनात्मक छोर और एक ऋणात्मक छोर होता है। क्योंकि, नाट्रियम भाग धनात्मक नाट्रियम आयन की उपस्थिति के कारण थोड़ा धनात्मक आवेशित होगा और क्लोरीन भाग ऋणात्मक क्लोरीन आयन की उपस्थिति के कारण थोड़ा ऋणात्मक आवेशित होगा।

चूंकि नाट्रियम क्लोराइड अणु में नाभिकों के बीच दूरी होती है, इसलिए अणु में बाहरी विद्युत क्षेत्र की अनुपस्थिति में भी एक द्विध्रुव आघूर्ण मौजूद होता है। चूंकि नाट्रियम क्लोराइड अणुओं में केवल दो परमाणु (आयन) होते हैं, इसलिए प्रत्येक अणु में ऋणात्मक से धनात्मक आयन की ओर एक द्विध्रुव आघूर्ण होता है। लेकिन ऐसे कई आयनिक यौगिक होते हैं जिनमें दो से अधिक परमाणु होते हैं। इन मामलों में, एक अणु में एक से अधिक आयनिक बंध होते हैं और इसलिए अणु में बंधों की संख्या के बराबर द्विध्रुव आघूर्ण होते हैं। लेकिन सभी द्विध्रुव आघूर्ण अपेक्षाकृत ऋणात्मक आयन से धनात्मक आयन की ओर दिशित होते हैं। एक अणु का कुल द्विध्रुव आघूर्ण अणु के व्यक्तिगत द्विध्रुव आघूर्णों का सदिश योग होगा।

यदि अणु के केंद्र में समरूपता है, तो अणु में एक से अधिक आयनिक द्विध्रुव आघूर्ण हो सकते हैं, लेकिन अणु का कुल द्विध्रुव आघूर्ण शून्य होगा। अणु का शुद्ध द्विध्रुव आघूर्ण केवल असममित अणुओं में मौजूद होता है। यह अणु का नित्य द्विध्रुव आघूर्ण कहलाता है क्योंकि यह अणु में बाहरी विद्युत क्षेत्र की अनुपस्थिति में भी मौजूद होता है। निम्नलिखित आकृतियों का उदाहरण लें। पहली आकृति में अणु दो परमाणु से बना है और इसमें ऋणात्मक से धनात्मक आयन की ओर एक ही द्विध्रुव आघूर्ण है। दूसरी आकृति में अणु के केंद्र में समरूपता है।

ऋणात्मक से धनात्मक आयन की ओर दो द्विध्रुव आघूर्ण हैं, लेकिन वे एक दूसरे को रद्द कर देते हैं। इसलिए अणु का कोई शुद्ध द्विध्रुव आघूर्ण नहीं है। तीसरी आकृति में, अणु की असममित संरचना के कारण एक शुद्ध द्विध्रुव आघूर्ण है। इसलिए अणुओं में नित्य द्विध्रुव आघूर्ण हो सकता है या नहीं, लेकिन जैसे ही बाहरी विद्युत क्षेत्र लगाया जाता है, अणुओं के ऋणात्मक आयन लगाए गए क्षेत्र के धनात्मक भाग की ओर झुकने लगेंगे और धनात्मक आयन लगाए गए विद्युत क्षेत्र के ऋणात्मक भाग की ओर झुकने लगेंगे।

इसे आयनिक ध्रुवीकरण कहा जाता है। यदि इकाई आयतन में N संख्या में ध्रुवीकृत अणु मौजूद हैं, तो सामग्री का आयनिक ध्रुवीकरण निम्न द्वारा दिया जाता है

जहाँ, µionic बाहरी लगाए गए विद्युत क्षेत्र के कारण अणु का औसत उत्पन्न द्विध्रुव आघूर्ण है। यह स्पष्ट रूप से लगाए गए विद्युत क्षेत्र की ताकत के अनुपाती है। इसलिए,

फिर, जब बाहरी क्षेत्र लगाया जाता है, तो प्रत्येक अणु के प्रत्येक परमाणु के धनात्मक नाभिक और ऋणात्मक इलेक्ट्रॉन का थोड़ा विस्थापन होगा। इसके कारण प्रत्येक अणु के प्रत्येक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉनिक द्विध्रुव आघूर्ण होगा। यह इलेक्ट्रॉनिक द्विध्रुव आघूर्ण इकाई आयतन में अणुओं की संख्या और लगाए गए विद्युत क्षेत्र की ताकत के अनुपाती है। इसका आनुपातिक स्थिरांक या ध्रुवीकरण लिया जाता है, α इलेक्ट्रॉनिक।

यह कहना अनावश्यक है कि जब भी एक विद्युत क्षेत्र आयनिक यौगिक के दीवालीय में लगाया जाता है, तो इसमें दो प्रकार के ध्रुवीकरण होते हैं। ये आयनिक ध्रुवीकरण और इलेक्ट्रॉनिक ध्रुवीकरण हैं। कुल ध्रुवीकरण इन दोनों ध्रुवीकरणों का योग है।