POLARIZAREA IONICA

POLARIZAREA IONICA

Aceasta specie de polarizare este caracteristica pentru gazele poliatomice si pentru corpurile cu structura ionica, cum este clorura de sodiu, mica. Polarizarea ionica consta in schimbarea pozitiei de echilibru a ionilor vecini de semne opuse, sub actiunea unui camp electric exterior . Acesta are ca urmare aparitia unui moment electric, indus, temporar, diferit de zero dupa directia campului. Astfel, considerand trei ioni vecini (1, 2 si 3 in fig. 1.8 a), in absenta unui camp electric exterior ( = 0) si se afla la egala distanta unul fata de altul si momentele electrice si sunt egale, deci rezultanta lor este nula. Sub actiunea unui camp electrci exterior, ionii pozitivi sufera o deplasare limitata in sensul campului electric iar ionii negativi in sens invers, ca in fig. 1.8 b.

Figura 1.8 Polarizarea ionica

Prin urmare momentul electric al ionilor 2 si 3 este mai mare decat cel al ionilor 2 si 1, adica:

(1.42)

si respectiv exista un moemnt electric indus, temporar, diferit de zero:

(1.43)

care constituie vectorul elementar de polarizatie ionica. Vectorul de polarizatie ionica rezultant, pentru un volum unitar, in care exista n_i ioni, similar cu (1.30 si (1.32), este:

(1.44)

unde: a_i - este polarizabilitatea ionica.

Considerand valoarea locala a campului electric (1.38) in (1.44) si egaland cu (1.28), se obtine:

(1.45)

Din (1.45) rezulta ca si polarizarea ionica este independenta de intensitatea cam­pului electric, de temperatura si de frecventa. Polarizarea ionica poate fi consi­de­rata elastica, deci pentru polarizare nu se consuma energie. Timpul de relaxa­re este ceva mai mare decat in cazul polarizarii electronice, fiind cuprins, de obicei, intre (10^-11) si (10^-12) [s]. Duratele de relaxare diferite intre polarizarea electronica si cea ionica, permite separarea acestora prin determinari experimentale la frecvente di­fe­ri­te. Corpurile care prezinta polarizare ionica, sunt supuse simultan si unei polari­zari electronice. Daca insa se determina c_e (respectiv e_r) la frecventa pentru care du­rata unei semiperioade este mai mica decat durata de relaxare la polarizarea ionica, rezulta ca aceasta din urma nu se mai poate realiza si respectiv se manifesta numai polariza­rea electronica. Prin urmare este posibil ca pe cale experimentala sa se deter­mine valoarea globala a susceptivitatii electrice (1.45) si sa se separe polarizarea elec­troni­ca de cea ionica. Considerand prezenta ambelor specii de polarizare, din (1.35) si (1.28), avand n_e = n_i = n, se obtine:

(1.46)

sau egaland cu (1.28) rezulta:

(1.47)

Determinand experimental susceptivitatea electrica (1.47), la frecventa nula, cand se obtine permitivitatea relativa statica (e_rs), iar apoi la frecventa optica, la care polari­za­tia ionica nu se mai realizeaza, deci permitivitatea (e_r ) defineste susceptivita­tea cu relatia (1.37) si admitand ca n = N_Av (numarul lui Avogadro), se gaseste a_e si a_i prin diferenta celor doua rezultate. La frecvente optice, e_r se determina prin masu­rarea indicelui de refractie a carui patrat este egal aproximativ cu permitivitatea re­la­tiva (in cazul gazelor si a lichidelor neutre si slab polare).

Din (1.47) se deduce ca pentru gaze (cum g = 0), rezulta:

(1.48)

iar daca polarizarea este predominant de natura ionica, susceptibilitatea se reduce la forma:

(1.49)

La corpurile cu polarizare ionica P_i este de 2-3 ori mai mare decat , in schimb la cele cu polarizare electronica, este practic neglijabil. Si in cazul polari­za­rii ionice, la temperaturi ce influenteaza structura corpului, apar modificari ale po­la­ri­zatiei iar susceptivitatea electrica nu mai ramane independenta de temperatura.