Ионная поляризация

Ионная поляризация

Прежде чем понять, что такое ионная поляризация, давайте рассмотрим, как образуется молекула хлорида натрия (NaCl). Молекула хлорида натрия (NaCl) образуется за счет ионной связи между атомами натрия и хлора. Атом натрия отдает один электрон, чтобы получить восемь электронов на внешней оболочке. Таким образом, атом натрия становится положительным ионом. С другой стороны, атом хлора принимает один электрон, чтобы также иметь восемь электронов на внешней оболочке, и становится отрицательным ионом. Теперь, из-за электростатического взаимодействия между положительным ионом натрия и отрицательным ионом хлора, они соединяются и образуют молекулу хлорида натрия. Естественно, каждая молекула хлорида натрия имеет положительный конец и отрицательный конец. Поскольку натриевая часть молекулы будет слегка положительно заряжена из-за присутствия положительного иона натрия, а хлорная часть будет слегка отрицательно заряжена из-за присутствия отрицательного иона хлора.

Так как в молекуле хлорида натрия существует расстояние между ядрами, в молекуле должно быть дипольное момент, даже при отсутствии внешнего электрического поля. Поскольку молекулы хлорида натрия состоят только из двух атомов (ионов), в каждой молекуле должен быть один дипольный момент, направленный от отрицательного к положительному иону. Однако существуют многие ионные соединения, которые содержат более двух атомов. В этих случаях будет больше одной ионной связи, и, следовательно, число дипольных моментов будет равно числу связей в молекуле. Но все дипольные моменты направлены от относительно отрицательного иона к положительному. Результирующий дипольный момент одной молекулы будет векторной суммой индивидуальных дипольных моментов молекулы.

Если молекула имеет центр симметрии, то у молекулы может быть несколько межионных дипольных моментов, но результирующий общий дипольный момент молекулы будет равен нулю. Общий дипольный момент молекулы присутствует только в асимметричной структуре молекул. Этот общий дипольный момент молекулы называется постоянным дипольным моментом, так как он присутствует в молекуле даже при отсутствии внешнего электрического поля. Давайте рассмотрим следующие рисунки. На первом рисунке молекула состоит из двух атомов и имеет только один дипольный момент, направленный от отрицательного к положительному иону. На втором рисунке молекула имеет центр симметрии.

Существуют два дипольных момента, направленных от отрицательного к положительному иону, но они компенсируют друг друга. Поэтому нет общего дипольного момента молекулы. На третьем рисунке есть общий дипольный момент из-за асимметричной структуры молекулы. Таким образом, молекулы могут иметь постоянный дипольный момент или не иметь его, но как только применяется внешнее электрическое поле, отрицательные ионы молекул будут стремиться смещаться к положительному концу применяемого поля, а положительные ионы молекул — к отрицательному концу применяемого электрического поля.

Это называется ионной поляризацией. Если в единице объема материала присутствует N число поляризованных молекул, то ионная поляризация материала определяется формулой

где, µionic — это средний индуцированный дипольный момент молекулы под воздействием внешнего электрического поля. Это, очевидно, пропорционально силе применяемого электрического поля. Таким образом,

Кроме того, при применении внешнего поля произойдет небольшое смещение положительных ядер и отрицательных электронов каждого атома молекул. Из-за этого в каждом атоме молекул возникнет электронный дипольный момент. Этот электронный дипольный момент также пропорционален числу молекул на единицу объема и силе применяемого электрического поля. Коэффициент пропорциональности или поляризуемость для этого, скажем, α электронная.

Необходимо отметить, что всегда, когда применяется электрическое поле в диэлектрике ионного соединения, происходят два типа поляризации. Это ионная поляризация и электронная поляризация. Общая поляризация является суммой этих двух поляризаций.

Заявление: Уважайте оригинальные, хорошие статьи, достойные разделения, если есть нарушение авторских прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.