Іонна поляризація

Іонна поляризація

Перед тим як зрозуміти, що таке іонна поляризація, давайте спостерігатимемо, як утворюється молекула хлориду натрію (NaCl). Молекула хлориду натрію (NaCl) утворюється завдяки іонному зв'язку між атомами натрію та хлору. Атом натрію втрачає один електрон, щоб мати вісім електронів на своїй зовнішній орбіті. Таким чином, атом натрію стає додатним іоном. З іншого боку, атом хлору приймає один електрон, щоб мати вісім електронів на своїй зовнішній орбіті, і стає від'ємним іоном. Тепер через електростатичну силу між додатним іоном натрію та від'ємним іоном хлору, вони з'єднуються і формують молекулу хлориду натрію. Природно, кожна молекула хлориду натрію має додатний кінець і від'ємний кінець. Оскільки, частина молекули, що містить натрій, буде трохи заряджена позитивно через присутність додатного іону натрію, а частина, що містить хлор, буде трохи заряджена негативно через присутність від'ємного іону хлору.

Оскільки в молекулі хлориду натрію є відстань між ядрами, в молекулі повинен бути присутній дипольний момент, навіть при відсутності будь-якого зовнішнього електричного поля. Оскільки молекули хлориду натрію мають лише два атоми (іони), в кожній молекулі повинен бути лише один дипольний момент, що вказує від від'ємного до додатного іону. Але є багато іонних сполук, які мають більше двох атомів. У цих випадках, буде більше одного іонного зв'язку, і, отже, повинні бути дипольні моменти, рівні числу зв'язків в молекулі. Але всі дипольні моменти спрямовані від відносно від'ємного іону до додатного. Результаційний дипольний момент однієї молекули буде векторною сумою окремих дипольних моментів молекули.

Якщо молекула має центр симетрії, то молекула може мати кілька міжіонних дипольних моментів, але загальний результаційний дипольний момент молекули буде дорівнювати нулю. Сумарний дипольний момент молекули присутній лише в асиметричній структурі молекул. Цей сумарний дипольний момент молекули називається постійним дипольним моментом, оскільки він присутній в молекулі навіть при відсутності будь-якого периферичного електричного поля. Давайте звернемося до наступних малюнків. На першому малюнку молекула складається з двох атомів, і вона має лише один дипольний момент, спрямований від від'ємного до додатного іону. На малюнку 2, молекула має центр симетрії.

Є два дипольних моменти від від'ємного до додатного іону, але вони компенсують один одного. Тому загального дипольного моменту молекули немає. На малюнку 3, є сумарний дипольний момент через асиметричну структуру молекули. Отже, молекули можуть мати постійний дипольний момент або ні, але, як тільки застосовується зовнішнє електричне поле, від'ємні іони молекул будуть намагатися зміститися в напрямку додатного боку застосованого поля, а додатні іони молекул будуть намагатися зміститися в напрямку від'ємного боку застосованого електричного поля.

Це називається іонною поляризацією. Якщо в одиничному об'ємі матеріалу присутні N кількість поляризованих молекул. Іонна поляризація матеріалу визначається за формулою

Де, µionic — це середній індуктований дипольний момент молекули через застосоване зовнішнє електричне поле. Це очевидно пропорційне сили застосованого електричного поля. Тому,

Знову ж таки, коли застосовується зовнішнє поле, відбудеться невелике зміщення додатного ядра та від'ємних електронів кожного атома молекул. Через це в кожному атомі молекул буде електронний дипольний момент. Цей електронний дипольний момент також пропорційний кількості молекул на одиничний об'єм та сили застосованого електричного поля. Коефіцієнт пропорційності або поляризованість для цього, кажімо, α electronic.

Не потрібно казати, що завжди, коли застосовується електричне поле в диелектрику іонних сполук, в ньому відбудуться два типи поляризації. Це іонна поляризація та електронна поляризація. Загальна поляризація є сумою цих двох поляризацій.

Повідомлення: Поважайте оригінал, добре написані статті варті поширення, якщо є порушення авторських прав, зверніться для видалення.