Polarização Iônica
Polarização Iônica
Antes de entender o que é polarização iônica, vamos observar como se forma uma molécula de cloreto de sódio (NaCl). A molécula de cloreto de sódio (NaCl) é formada por um vínculo iônico entre átomos de sódio e cloro. O átomo de sódio cede um elétron para ter oito elétrons em sua órbita mais externa. Dessa forma, o átomo de sódio se torna um íon positivo. Por outro lado, o átomo de cloro aceita um elétron para ter oito elétrons em sua órbita mais externa e se torna um íon negativo. Devido à força eletrostática entre os íons de sódio positivos e cloro negativos, eles se ligam e formam a molécula de cloreto de sódio. Naturalmente, cada molécula de cloreto de sódio tem uma extremidade positiva e uma extremidade negativa. Isso ocorre porque a parte do sódio da molécula será ligeiramente carregada positivamente devido à presença do íon de sódio positivo, e a parte do cloro será ligeiramente carregada negativamente devido à presença do íon de cloro negativo.
Como há uma distância entre os núcleos na molécula de cloreto de sódio, deve haver um momento dipolar presente na molécula, mesmo na ausência de qualquer campo elétrico aplicado externamente. Como as moléculas de cloreto de sódio têm apenas dois átomos (íons), deve haver um único momento dipolar apontando do íon negativo para o íon positivo em cada molécula. No entanto, existem muitos compostos iônicos que possuem mais de dois átomos. Nesses casos, haverá mais de um vínculo iônico e, portanto, deve haver momentos dipolares tantos quanto o número de vínculos na molécula. Mas todos os momentos dipolares estão direcionados do íon relativamente negativo para o íon positivo. O momento dipolar resultante de uma única molécula seria a soma vetorial dos momentos dipolares individuais da molécula.
Se a molécula tiver centro de simetria, então a molécula pode ter vários momentos dipolares interiônicos, mas o momento dipolar resultante geral da molécula seria zero. O momento dipolar líquido da molécula está presente apenas em estruturas assimétricas de moléculas. Este momento dipolar líquido da molécula é referido como momento dipolar permanente, pois está presente na molécula mesmo na ausência de qualquer campo elétrico periférico. Vamos nos referir às seguintes figuras. Na primeira figura, a molécula é composta por dois átomos e possui apenas um momento dipolar direcionado do íon negativo para o íon positivo. Na figura 2, a molécula tem centro de simetria.
Há dois momentos dipolares do íon negativo para o íon positivo, mas eles se anulam. Portanto, não há momento dipolar líquido da molécula. Na figura 3, há um momento dipolar líquido devido à estrutura assimétrica da molécula. Assim, as moléculas podem ter ou não um momento dipolar permanente, mas, assim que um campo elétrico externo for aplicado, os íons negativos das moléculas tenderão a se deslocar para o lado positivo do campo aplicado e os íons positivos das moléculas tenderão a se deslocar para o lado negativo do campo elétrico aplicado.
Isso é chamado de polarização iônica. Se houver N número de moléculas polarizadas presentes no volume unitário do material. A polarização iônica do material é dada por
Onde, µionic é o momento dipolar médio induzido na molécula devido ao campo elétrico aplicado externamente. Isso é obviamente proporcional à intensidade do campo elétrico aplicado. Portanto,
Novamente, quando o campo externo é aplicado, haverá um ligeiro deslocamento do núcleo positivo e dos elétrons negativos de cada átomo das moléculas. Devido a isso, haverá um momento dipolar eletrônico em cada átomo das moléculas. Este momento dipolar eletrônico também é proporcional ao número de moléculas por unidade de volume e à intensidade do campo elétrico aplicado. A constante de proporcionalidade ou polarizabilidade para isso, digamos, α eletrônico.
Não é necessário dizer que, sempre que um campo elétrico é aplicado em um dielétrico de composto iônico, ocorrerão dois tipos de polarização nele. Estes são a polarização iônica e a polarização eletrônica. A polarização total é a soma dessas duas polarizações.
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