Ioni polarisasjon

Ionisk polarisering

Før vi forstår hva ionisk polarisering er, la oss se hvordan et natriumklorid (NaCl) molekyl dannes. Natriumklorid (NaCl) molekyle dannes ved ionisk binding mellom natrium- og kloratomer. Natriumatomet gir bort et elektron for å få åtte elektroner i sin ytreste område. På denne måten blir natriumatomet en positiv ion. På den andre siden tar kloratomet ett elektron for å få åtte elektroner i sitt ytreste område og blir en negativ ion. Pga. elektrostatisk kraft mellom de positive natrium- og negative klor-ionene, binder de sammen og danner natriumkloridmolekyler. Naturligvis har hvert natriumkloridmolekyl en positiv ende og en negativ ende. Fordi natrium-delen av molekylet vil være litt positivt ladet på grunn av tilstedeværelsen av det positive natriumionet, mens klor-siden vil være litt negativt ladet på grunn av tilstedeværelsen av det negative klorionet.

Siden det er en interkjerneavstand i natriumkloridmolekylet, må det være et dipolmoment til stede i molekylet selv uten noen eksternt anvendt elektrisk felt. Siden natriumkloridmolekyler bare har to atomer (ioner), må det være et enkelt dipolmoment som peker fra det negative til det positive ionet i hvert molekyl. Men det finnes mange ioniske forbindelser som har flere enn to atomer. I disse tilfellene vil det være flere enn én ionisk binding, og dermed må det være like mange dipolmomenter som antallet bindinger i et molekyl. Men alle dipolmomentene er rettet fra relativt negative ioner til positive ioner. Det resulterende dipolmomentet for et enkelt molekyl vil være vektorsummen av individuelle dipolmomenter i molekylet.

Hvis molekylet har et symmetrisentrum, kan molekylet ha flere interioniske dipolmomenter, men det resulterende totale dipolmomentet for molekylet vil være null. Netto dipolmomentet for molekylet forekommer bare i asymmetriske strukturer av molekyler. Dette netto dipolmomentet for molekylet refereres til som permanent dipolmoment, da dette foreligger i molekylet selv uten noen ytre elektriske felt. La oss ta referanse til følgende figurer. I den første figuren er molekylet laget av to atomer, og det har bare et enkelt dipolmoment som peker fra det negative til det positive ionet. I figur 2 har molekylet et symmetrisentrum.

Det er to dipolmomenter fra det negative til det positive ionet, men de slår hverandre ut. Så det er ikke noe nettodipolmoment for molekylet. I figur 3, er det et nettodipolmoment på grunn av asymmetrisk struktur av molekylet. Så molekyler kan ha permanent dipolmoment eller ikke, men så snart et eksternt elektrisk felt anvendes, vil de negative ionene i molekylene tendere til å flytte seg mot den positive siden av det anvendte feltet, og de positive ionene i molekylene vil tendere til å flytte seg mot den negative siden av det anvendte elektriske feltet.

Dette kalles ionisk polarisering. Hvis det er N antall polariserte molekyler i enhetsvolumet av materialet, er den ioniske polariseringen av materialet gitt av

Der µionic er det gjennomsnittlige induksjonsdipolmomentet av molekylet pga. eksternt anvendt elektrisk felt. Dette er selvfølgelig proporsjonalt med styrken av det anvendte elektriske feltet. Så,

Igjen, når et eksternt felt anvendes, vil det være en liten forskyvning av den positive kjernen og de negative elektronene i hvert atom av molekyler. På grunn av dette vil det være et elektronisk dipolmoment i hvert atom av molekyler. Dette elektroniske dipolmomentet er også proporsjonalt med antallet molekyler per enhetsvolum og styrken av det anvendte elektriske feltet. Proporsjonalitetskonstanten eller polariserbarheten for det, si, α elektronisk.

Det trenger knapt nevnes at hver gang et elektrisk felt anvendes i en dieletrik av ionisk forbindelse, vil det oppstå to typer polarisering i det. Disse er ionisk polarisering og elektronisk polarisering. Den totale polariseringen er summen av disse to polariseringene.

Erklæring: Respekt for originalen, godt innhold verdt å deles, ved infringement kontakt for sletting.