Πόλωσης

Πολωτικότητα είναι η ικανότητα ενός μορίου να επιτυγχάνει ηλεκτρική διπολική ροπή όταν εφαρμόζεται σε αυτό ένα εξωτερικό πεδίο. Το εφαρμοζόμενο ηλεκτρικό πεδίο μπορεί να παραμορφώσει το μόριο. Μια διπολική ροπή προκαλείται σε ένα μόριο όταν εφαρμόζεται ένα εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο, καθώς αυτό το πεδίο αλληλεπιδρά με το νέφος ηλεκτρονίων του μορίου και μπορεί να το παραμορφώσει. Αυτή η επαγόμενη διπολική ροπή είναι ευθέως ανάλογη με το ηλεκτρικό πεδίο που εφαρμόζεται:

μ_ind =αE 

Όπου μ_ind =επαγόμενη διπολική ροπή

E=εφαρμοσμένο ηλεκτρικό πεδίο

α =πολικότητα

Ως εκ τούτου, η πολικότητα α =μ_ind /E

Η πολωσιμότητα μπορεί να οριστεί ως ο λόγος της επαγόμενης διπολικής ροπής του μορίου προς το εφαρμοζόμενο ηλεκτρικό πεδίο. Ως πόλωση είναι ευθέως ανάλογη με την επαγόμενη διπολική ροπή, όσο μεγαλύτερη είναι η πολικότητα, τόσο μεγαλύτερη θα είναι η επαγόμενη διπολική ροπή και αντίστροφα.

Πολωτικότητα των μορίων

Όταν ένα μόριο με μηδενική διπολική ροπή διατηρείται σε ένα ηλεκτρικό πεδίο, τα κέντρα θετικού και αρνητικού φορτίου μετατοπίζονται ανάλογα με την κατεύθυνση της περιοχής. Το μόριο λέγεται ότι είναι πολωμένο και αποκτά μια επαγόμενη διπολική ροπή (μind). Εάν το μόριο έχει μια μη μηδενική διπολική ροπή, η επαγόμενη διπολική ροπή προστίθεται στη μόνιμη διπολική ροπή που υπάρχει ήδη στο μόριο.

Η πολωσιμότητα α είναι συνάρτηση της κατεύθυνσης στο μόριο, δηλαδή εξαρτάται από την κατεύθυνση που εφαρμόζεται το ηλεκτρικό πεδίο. Για παράδειγμα, στο HCl, η πολωσιμότητα κατά μήκος του άξονα θα είναι διαφορετική από την κάθετη προς τον άξονα πολικότητα. Για αέρια και υγρά, στα οποία τα μόρια συνεχίζουν να περιστρέφονται, θεωρείται μια μέση τιμή α.

Η πολικότητα παίζει σημαντικό ρόλο στη διαμοριακή αλληλεπίδραση μεταξύ των μορίων. Η πολωτικότητα ενός μορίου αυξάνεται με αυξανόμενο αριθμό ηλεκτρονίων. Καθώς ο αριθμός των ηλεκτρονίων αυξάνεται, δεσμεύονται λιγότερο στενά από τους πυρήνες. Ένα ηλεκτρικό πεδίο μπορεί εύκολα να παραμορφώσει τα ηλεκτρόνια, τα οποία είναι λιγότερο σφιχτά δεσμευμένα από τους πυρήνες. Η πολικότητα μετρά πόσο εύκολα ένα ηλεκτρικό πεδίο μπορεί να παραμορφώσει το νέφος ηλεκτρονίων και τα μόρια λέγεται ότι είναι εύκολα πολώσιμα.

Πώς προκαλείται η πολικότητα στα μόρια:

Όταν ένα ηλεκτρικό πεδίο εφαρμόζεται σε ένα ουδέτερο μόριο, το ομοιόμορφα κατανεμημένο φορτίο διαχωρίζεται σε θετικά και αρνητικά φορτία. Αυτό προκαλεί μια ηλεκτρική διπολική ροπή στο μόριο, καθιστώντας το πολικό. Το μόριο λέγεται ότι είναι πολωμένο.

Τύποι επαγόμενης πόλωσης: 

1. Ατομική πόλωση:όταν οι πυρήνες παραμορφώνονται μεταξύ τους, ονομάζεται ατομική πόλωση.
2. Ηλεκτρική πόλωση:όταν το νέφος ηλεκτρονίων παραμορφώνεται, ονομάζεται ηλεκτρική πόλωση

Παραδείγματα πόλωσης

Μεγάλα μόρια, όπως τα μόρια αλογόνου, είναι πολύ πολωτικά επειδή έχουν μεγάλο νέφος ηλεκτρονίων. Η πολικότητα αυξάνεται προς τα κάτω στην ομάδα. Το ιώδιο θα είναι πιο πολώσιμο σε σύγκριση με το χλώριο. Όταν πολωτικότητα είναι υψηλό, το είδος λέγεται ότι είναι μαλακό.

Τα ανιόντα είναι πιο πολικά από τα κατιόντα. Τα θετικά φορτισμένα ιόντα έχουν το νέφος ηλεκτρονίων τους στενά συνδεδεμένο με τους πυρήνες. Ως εκ τούτου, δεν μπορούν εύκολα να παραμορφωθούν από ένα εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο. Με τη σειρά τους, τα κατιόντα μπορούν να εκτρέψουν το νέφος ηλεκτρονίων μεγαλύτερων μορίων ή ιόντων. Αυτό είναι γνωστό ως πολωτική δύναμη. Όσο μεγαλύτερη είναι η πολωτική δύναμη του κατιόντος, τόσο ισχυρότερη είναι η ικανότητά του να παραμορφώνει το νέφος ηλεκτρονίων. Όταν πολωτικότητα είναι χαμηλή, τότε το είδος λέγεται ότι είναι σκληρό.

Τα κατιόντα με υψηλή πυκνότητα φορτίου έχουν υψηλή πολωτική ισχύ και τα ανιόντα με υψηλή πυκνότητα φορτίου έχουν υψηλή πολωσιμότητα .

Κανόνας και πολικότητα του Fajan: 

Ο κανόνας του Fajan προβλέπει εάν ένας δεσμός θα είναι ιοντικός ή ομοιοπολικός.

Μικρό κατιόν-Μεγάλο ανιόν =Ομοιοπολικό

Μικρό κατιόν-Μικρό ανιόν =Ιονικό

Μεγάλο κατιόν-μικρό ανιόν =Ιονικό

Μεγάλο κατιόν-Μεγάλο ανιόν =Μπορεί να είναι ιοντικό ή ομοιοπολικό (εξαρτάται από την ηλεκτραρνητικότητα)

Μικρά κατιόντα όπως το Be2+ και το Al3+ έχουν ισχυρή πολωτική ισχύ. Πολώνουν μεγάλα ιόντα όπως το ιώδιο ή το βρώμιο για να δώσουν μια ομοιοπολική ένωση. Τείνουν να παραμορφώνουν το ηλεκτρονιακό νέφος των ανιόντων, και έτσι υπάρχει κοινή χρήση ηλεκτρονίων αντί για πλήρη μεταφορά ηλεκτρονίων για να σχηματιστεί ένας ιοντικός δεσμός. Ο δεσμός μεταξύ αλουμινίου και ιωδίου στο AlI3 θα έχει πιο ομοιοπολικό χαρακτήρα από τον ιοντικό. Τα ιόντα Al3+ μπορούν εύκολα να παραμορφώσουν το I- λόγω της μαλακής φύσης τους. θα τραβήξουν τα ηλεκτρόνια πιο κοντά στον εαυτό τους. Αυτά τα ηλεκτρόνια βρίσκονται κοντά στο ιόν του αλουμινίου και εξουδετερώνουν το θετικό φορτίο. Αλλά στην περίπτωση του AlF3, η ένωση θα είναι κυρίως ιοντική. Αυτό συμβαίνει επειδή το F– είναι μικρό και λιγότερο πολώσιμο. Τα ιόντα Al3+ δεν μπορούν να παραμορφώσουν το ηλεκτρονιακό του νέφος, οδηγώντας έτσι σε έναν πιο εικονικό χαρακτήρα του δεσμού.

Ομοίως, λάβετε υπόψη το CsF, το μεγάλο κατιόν όπως το Cs+ έχει χαμηλή πολωτική ισχύ για να πολώσει το σκληρό ανιόν F–. Ως εκ τούτου, το CsF είναι επίσης εντελώς ιοντικό. Στην περίπτωση του CsI, το Cs+ δεν μπορεί να παραμορφώσει το μαλακό I– λόγω της χαμηλής πολωτικής του ισχύος. Ως εκ τούτου, έχει επίσης περισσότερο ιοντικό χαρακτήρα παρά ομοιοπολικό.

Συμπέρασμα

Η ικανότητα των μεγάλων ατόμων ή ιόντων να παραμορφώνονται κάτω από εξωτερικά ηλεκτρικά πεδία ή κατιόντα ονομάζεταιπολωσιμότητα . Τα μεγάλα άτομα μετάλλου μπορούν επίσης να είναι πολωμένα, αλλά τα μικρά ανιόντα έχουν συγκριτικά μικρότερη πολωτική ισχύ από τα μικρά κατιόντα. Ένας κυρίαρχος ομοιοπολικός χαρακτήρας παρατηρείται όταν ένα μικρό κατιόν και ένα μεγάλο ανιόν σχηματίζουν μια ένωση. Η πολωτικότητα τείνει να παίζει σημαντικό ρόλο στην πρόβλεψη της φύσης του δεσμού, είτε θα είναι πιο ιοντικός είτε ομοιοπολικός. Οι κανόνες του Fajans βασίζονται σε αυτήν την έννοια της πόλωσης και κατηγοριοποιεί τα μόρια σε ιοντικά ή ομοιοπολικά με βάση το μέγεθος, το φορτίο και την πολωσιμότητα τους. Ως εκ τούτου, η πολικότητα και η ηλεκτραρνητικότητα παίζουν σημαντικό ρόλο στην πρόβλεψη της φύσης των δεσμών στα μόρια.