Polarization Ion

Electrical4u

Trường dữ liệu: Điện Cơ Bản

China

Polarization ion

Trước khi hiểu về polarization ion, hãy quan sát cách phân tử clorua natri (NaCl) được hình thành. Phân tử clorua natri (NaCl) được tạo thành bởi liên kết ion giữa các nguyên tử natri và clo. Nguyên tử natri mất một electron để có tám electron ở quỹ đạo ngoài cùng. Bằng cách này, nguyên tử natri trở thành ion dương. Mặt khác, nguyên tử clo nhận một electron để có tám electron ở quỹ đạo ngoài cùng và trở thành ion âm. Do lực tĩnh điện giữa ion natri dương và ion clo âm, chúng kết hợp với nhau và tạo thành phân tử clorua natri. Tự nhiên, mỗi phân tử clorua natri đều có một đầu dương và một đầu âm. Bởi vì, phần natri của phân tử sẽ mang điện tích dương nhẹ do sự hiện diện của ion natri dương, và phần clo sẽ mang điện tích âm nhẹ do sự hiện diện của ion clo âm.

Vì có khoảng cách giữa hai nhân trong phân tử clorua natri, phải có một mô men dipole tồn tại trong phân tử ngay cả khi không có trường điện ngoại vi nào được áp dụng. Vì phân tử clorua natri chỉ có hai nguyên tử (ion), nên phải có một mô men dipole duy nhất chỉ từ ion âm đến ion dương trong mỗi phân tử. Nhưng có nhiều hợp chất ion chứa nhiều hơn hai nguyên tử. Trong những trường hợp này, sẽ có nhiều hơn một liên kết ion và do đó phải có mô men dipole bằng số lượng liên kết trong một phân tử. Nhưng tất cả các mô men dipole đều hướng từ ion âm tương đối đến ion dương. Mô men dipole tổng cộng của một phân tử đơn lẻ sẽ là tổng vectơ của các mô men dipole riêng lẻ của phân tử.

Nếu phân tử có tâm đối xứng, thì phân tử có thể có nhiều mô men dipole giữa các ion, nhưng mô men dipole tổng cộng của phân tử sẽ là không. Mô men dipole tổng cộng của phân tử chỉ xuất hiện trong cấu trúc không đối xứng của phân tử. Mô men dipole tổng cộng này của phân tử được gọi là mô men dipole vĩnh cửu vì nó tồn tại trong phân tử ngay cả khi không có trường điện ngoại vi nào. Hãy xem xét các hình vẽ sau. Trong hình vẽ đầu tiên, phân tử được tạo thành từ hai nguyên tử và nó chỉ có một mô men dipole chỉ từ ion âm đến ion dương. Trong hình vẽ 2, phân tử có tâm đối xứng.

Có hai mô men dipole từ ion âm đến ion dương, nhưng chúng triệt tiêu lẫn nhau. Vì vậy, không có mô men dipole tổng cộng của phân tử. Trong hình vẽ 3, có một mô men dipole tổng cộng do cấu trúc không đối xứng của phân tử. Vì vậy, các phân tử có thể có mô men dipole vĩnh cửu hoặc không, nhưng ngay khi một trường điện ngoại vi được áp dụng, các ion âm của phân tử sẽ có xu hướng dịch chuyển về phía bên dương của trường điện được áp dụng và các ion dương của phân tử sẽ có xu hướng dịch chuyển về phía bên âm của trường điện được áp dụng.

Điều này được gọi là polarization ion. Nếu có N số phân tử bị phân cực trong đơn vị thể tích của vật liệu. Polarization ion của vật liệu được cho bởi

Trong đó, µion là mô men dipole trung bình của phân tử do trường điện ngoại vi được áp dụng. Điều này rõ ràng tỷ lệ thuận với cường độ của trường điện được áp dụng. Vậy,

Lại nữa, khi trường điện ngoại vi được áp dụng, sẽ có sự dịch chuyển nhẹ của nhân dương và electron âm của mỗi nguyên tử trong phân tử. Do đó, sẽ có một mô men dipole điện tử trong mỗi nguyên tử của phân tử. Mô men dipole điện tử này cũng tỷ lệ thuận với số lượng phân tử trên đơn vị thể tích và cường độ của trường điện được áp dụng. Hằng số tỷ lệ hoặc khả năng phân cực cho điều này, nói chung, là α điện tử.

Không cần nói rằng, bất cứ khi nào một trường điện được áp dụng vào một môi chất điện môi của hợp chất ion, sẽ có hai loại phân cực xảy ra trong nó. Đó là polarization ion và polarization điện tử. Tổng phân cực là tổng của hai phân cực này.