القطبية الإلكترونية

بسبب تأثير المجال الكهربائي الخارجي، يتم فصل مركز النواة ومركز سحابة الإلكترونات، مما يؤدي إلى ظهور قوة جذب بينهما وفقًا لقانون كولوم. لنفترض أن التوازن يتم عند مسافة الفصل x بين مركز النواة وسحابة الإلكترونات. هذا يعني أنه عند مسافة الفصل x، تكون القوى المؤثرة على النواة أو سحابة الإلكترونات بسبب المجال الكهربائي الخارجي وقانون كولوم متساوية ومعاكسة. من الواضح أن نصف قطر النواة أكبر بكثير من نصف قطر سحابة الإلكترونات. لذا يمكن اعتبار النواة شحنة نقطة بالنسبة لسحابة الإلكترونات. لذا فإن القوة الكهروستاتيكية المؤثرة على النواة ستكون +E.Z.e. الآن تم تحويل النواة عن مركز سحابة الإلكترونات بمقدار المسافة x.

وفقًا لنظرية غاوس، فإن القوة الناتجة عن سحابة الإلكترونات السالبة المؤثرة على النواة الموجبة ستكون فقط بسبب الجزء من السحابة المحاط بكرة نصف قطرها x. الجزء من السحابة خارج كرة نصف قطرها x لا يطبق أي قوة على النواة. الآن، حجم الكرة ذات نصف القطر x هو (4/3)πx3 وحجم الكرة ذات نصف القطر R هو (4/3)πR3.
إجمالى الشحنة السالبة لسحابة الإلكترونات هي -Ze وقد اعتبرنا أنها موزعة بشكل موحد عبر حجم السحابة.

لذا، فإن كمية الشحنة السالبة المحاطة بكرة نصف قطرها x هي،

فقط هذه الكمية من الشحنة ستؤثر بالقوة الكولومبية على النواة. لذا، وفقًا لقانون كولوم، ستكون القوة

في حالة التوازن،

الآن، اللحظ القطبي للنواة هو Zex حيث اللحظ القطبي هو حاصل ضرب شحنة النواة في مسافة الإزاحة. الآن، بوضع تعبير x في تعبير اللحظ القطبي، نحصل على،

يُعرف الاستقطاب بأنه عدد اللحظات القطبية لكل وحدة حجم من المادة. إذا كان N هو عدد اللحظات القطبية لكل وحدة حجم، سيكون الاستقطاب،

من خلال هذا التعبير، يتضح أن الاستقطاب الإلكتروني أو الذري يعتمد على نصف قطر (أو حجم) الذرة وعددها الموجود في وحدة حجم المادة.

لنفترض ذرة واحدة ذات رقم ذري Z. دعنا نقول إن شحنة كل بروتون في النواة هي +e كولوم وأن شحنة كل إلكترون يحيط بالنواة هي -e كولوم. جميع الإلكترونات المدارية في الذرة تشكل سحابة كروية من الشحنة السالبة تحيط بالنواة المشحونة بالموجب. شحنة النواة هي +Ze كولوم وشحنة سحابة الإلكترونات السالبة هي -Ze كولوم. لنفترض أيضًا أن الشحنة السالبة لسحابة الإلكترونات موزعة بشكل متجانس على كرة نصف قطرها R. عندما لا يوجد تأثير لأي مجال كهربائي خارجي، فإن مركز هذه الكرة ومركز النواة للذرة يتطابقان. الآن، لنفترض أن مجال كهربائي خارجي شدته E فولت لكل متر يتم تطبيقه على الذرة. بسبب هذا المجال الكهربائي الخارجي، يتم تحويل النواة نحو شدة المجال السالبة وتتم تحويل سحابة الإلكترونات نحو شدة المجال الموجبة.

بيان: احترم الأصلي، المقالات الجيدة مستحقة للنشر، إذا كان هناك انتهاك للحقوق يرجى الاتصال لحذف.