การขั่วไฟฟ้าแบบไอออนิก

โพลาไรเซชันไอออนิก

ก่อนที่จะเข้าใจว่า โพลาไรเซชันไอออนิก คืออะไร เราต้องสังเกตว่าโมเลกุลของโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) ถูกสร้างขึ้นอย่างไร โมเลกุลของโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) ถูกสร้างขึ้นโดยพันธะไอออนระหว่างอะตอมโซเดียมและอะตอมคลอรีน อะตอมโซเดียมสละอิเล็กตรอนหนึ่งอันเพื่อให้มีอิเล็กตรอนแปดอันในวงโคจรนอกสุด ทำให้อะตอมโซเดียมกลายเป็นไอออนบวก ในทางกลับกัน อะตอมคลอรีนรับอิเล็กตรอนหนึ่งอันเพื่อให้มีอิเล็กตรอนแปดอันในวงโคจรนอกสุดและกลายเป็นไอออนลบ ตอนนี้เนื่องจากแรงไฟฟ้าสถิตระหว่างไอออนโซเดียมบวกและไอออนคลอรีนลบ พวกมันจึงผูกพันกันและสร้างโมเลกุลโซเดียมคลอไรด์ ตามธรรมชาติ แต่ละโมเลกุลของโซเดียมคลอไรด์มีปลายบวกและปลายลบ เนื่องจากส่วนโซเดียมของโมเลกุลจะมีประจุบวกเล็กน้อยจากการมีไอออนโซเดียมบวก และส่วนคลอรีนจะมีประจุลบเล็กน้อยจากการมีไอออนคลอรีนลบ

เนื่องจากมีระยะห่างระหว่างนิวเคลียสในโมเลกุลโซเดียมคลอไรด์ จึงต้องมีโมเมนต์ไดโปลในโมเลกุลแม้ว่าไม่มีสนามไฟฟ้าภายนอกใด ๆ ที่ถูกนำไปใช้ โมเลกุลโซเดียมคลอไรด์มีแค่ อะตอม (ไอออน) สองตัว จึงต้องมีโมเมนต์ไดโปลเดียวที่ชี้จากไอออนลบไปยังไอออนบวกในแต่ละโมเลกุล แต่มีสารประกอบไอออนิกหลายชนิดที่มีมากกว่าสองอะตอม ในกรณีเหล่านี้ จะมีพันธะไอออนมากกว่าหนึ่งและต้องมีโมเมนต์ไดโปลเท่ากับจำนวนพันธะในโมเลกุล แต่โมเมนต์ไดโปลทั้งหมดชี้จากไอออนลบสู่ไอออนบวก โมเมนต์ไดโปลรวมของโมเลกุลเดียวจะเป็นผลรวมเวกเตอร์ของโมเมนต์ไดโปลแต่ละตัวของโมเลกุล

หากโมเลกุลมีศูนย์กลางสมมาตร โมเลกุลอาจมีโมเมนต์ไดโปลระหว่างไอออนหลายตัว แต่โมเมนต์ไดโปลรวมทั้งหมดของโมเลกุลจะเป็นศูนย์ โมเมนต์ไดโปลรวมของโมเลกุลจะปรากฏเฉพาะในโครงสร้างโมเลกุลที่ไม่สมมาตร โมเมนต์ไดโปลรวมนี้เรียกว่าโมเมนต์ไดโปลคงที่ เพราะมันมีอยู่ในโมเลกุลแม้ในขณะที่ไม่มีสนามไฟฟ้าภายนอก ขอให้เราอ้างอิงภาพต่อไปนี้ ในภาพแรก โมเลกุลประกอบด้วย อะตอม สองตัวและมีโมเมนต์ไดโปลเดียวที่ชี้จากไอออนลบไปยังไอออนบวก ในภาพที่ 2 โมเลกุลมีศูนย์กลางสมมาตร มีโมเมนต์ไดโปลสองตัวจากไอออนลบไปยังไอออนบวก แต่พวกมันยกเลิกกัน ดังนั้น ไม่มีโมเมนต์ไดโปลรวมของโมเลกุล ในภาพที่ 3 มีโมเมนต์ไดโปลรวมเนื่องจากโครงสร้างโมเลกุลที่ไม่สมมาตร ดังนั้น โมเลกุลอาจมีโมเมนต์ไดโปลคงที่หรือไม่ แต่เมื่อมีสนามไฟฟ้าภายนอกถูกนำไปใช้ ไอออนลบของโมเลกุลจะมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนไปทางด้านบวกของสนามไฟฟ้าที่นำไปใช้ และไอออนบวกของโมเลกุลจะมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนไปทางด้านลบของสนาม ไฟฟ้า ที่นำไปใช้

นี่คือ โพลาไรเซชันไอออนิก หากมีโมเลกุลที่ถูกโพลาไรซ์ N ตัวในปริมาณหน่วยของวัสดุ โพลาไรเซชันไอออนิกของวัสดุจะกำหนดโดย

เมื่อ µionic เป็นโมเมนต์ไดโปลเฉลี่ยที่ถูกเหนี่ยวนำในโมเลกุลด้วยสนาม ไฟฟ้า ภายนอกที่นำไปใช้ นี่แน่นอนจะสัดส่วนกับความแรงของสนามไฟฟ้าที่นำไปใช้ ดังนั้น,

อีกครั้ง เมื่อมีสนามภายนอกถูกนำไปใช้ จะมีการเปลี่ยนตำแหน่งเล็กน้อยของนิวเคลียสบวกและอิเล็กตรอนลบของอะตอมแต่ละตัวในโมเลกุล ทำให้มีโมเมนต์ไดโปลอิเล็กทรอนิกในอะตอมแต่ละตัวของโมเลกุล โมเมนต์ไดโปลอิเล็กทรอนิกนี้ยังสัดส่วนกับจำนวนโมเลกุลต่อปริมาณหน่วยและความแรงของสนามไฟฟ้าที่นำไปใช้ ค่าคงที่การโพลาไรซ์สำหรับนั้น ให้เรียกว่า α อิเล็กทรอนิก

ไม่จำเป็นต้องบอกว่าเมื่อมี สนามไฟฟ้า ถูกนำไปใช้ในสารฉนวนที่เป็นสารประกอบไอออนิก จะมีโพลาไรเซชันสองประเภทเกิดขึ้น คือ โพลาไรเซชันไอออนิกและ โพลาไรเซชันอิเล็กทรอนิก โพลาไรเซชันรวมคือผลรวมของโพลาไรเซชันสองประเภทนี้

คำชี้แจง: เคารพ ต้นฉบับ บทความ ที่ ดี ควร แชร์ หาก มีการละเมิด โปรดติดต่อ ลบ