방향 극화

방향성 극화에 대해 논의하기 전에 몇 가지 분자의 구조적 세부 사항을 살펴보겠습니다. 산소 분자를 예로 들어보겠습니다. 단일 산소 원자는 가장 바깥쪽 셀에 6개의 전자만 가지고 있습니다. 하나의 산소 원자는 다른 산소 원자와 이중 공유 결합을 형성하여 산소 분자를 만듭니다. 산소 분자에서 두 원자의 핵 중심 사이의 거리는 121 피코미터입니다. 그러나 분자의 양 끝이 동일하게 충전되어 있기 때문에 영구적이거나 결과적인 디폴 모멘트는 없습니다. 분자 내의 원자들 간에는 순전하 이동이 없습니다. 마찬가지로 수소, 질소 등의 경우에도 같은 이유로 순전하 이동이 없습니다. 이제 물 분자의 분자 구조를 고려해 보겠습니다.
물 분자는 굽은 구조입니다. 여기서 산소 원자는 두 개의 수소 원자와 공유 결합을 합니다. 물 분자의 산소 부분은 약간 음전하이며 수소 부분은 약간 양전하입니다. 이러한 분자의 음전하와 양전하 부분은 산소 원자의 중심에서 수소 원자의 중심으로 가리키는 두 개의 디폴 모멘트를 형성합니다.

이 두 개의 디폴 모멘트 사이의 각도는 105o입니다. 이 두 디폴 모멘트의 결과물이 있을 것입니다. 이러한 결과 디폴 모멘트는 외부적으로 적용된 필드가 없더라도 각각의 물 분자에 존재합니다. 따라서 물 분자는 영구적인 디폴 모멘트를 가지고 있습니다. 이산화 질소나 유사한 유형의 분자도 같은 이유로 영구적인 디폴 모멘트를 가지고 있습니다.

외부적으로 전기장이 적용될 때 영구적인 디폴 모멘트를 가진 분자들은 적용된 전기장의 방향에 따라 스스로 정렬됩니다. 이것은 외부 전기장이 각 분자의 영구적인 디폴 모멘트에 토크를 가하기 때문입니다. 적용된 전기장 축에 따라 영구적인 디폴 모멘트가 정렬되는 과정을 방향성 극화라고 합니다.

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