Polarisation Électronique
La polarisation électronique désigne la redistribution des électrons dans une molécule ou un matériau en réponse à un champ électrique externe. Plus précisément, lorsqu’un champ électrique est appliqué, les électrons chargés négativement à l’intérieur d’un matériau ou d’une molécule se déplacent légèrement dans une direction, provoquant une séparation temporaire des charges et la création d’un moment dipolaire. Cet effet est essentiel dans de nombreux domaines de la science, notamment la chimie, la physique et les sciences des matériaux.
Importance en Technologie et Chimie
La polarisation électronique joue un rôle crucial dans le comportement des matériaux tels que les matériaux ferroélectriques et piézoélectriques, qui ont des applications technologiques importantes dans des domaines tels que le stockage de données et la détection. Elle est également importante dans le comportement des molécules dans les réactions chimiques et dans les propriétés des matériaux utilisés dans les dispositifs électroniques.
Polarisation Électrique dans les Diélectriques
Contrairement aux métaux, où les charges sont libres de se déplacer dans tout le matériau, dans les diélectriques, toutes les charges sont attachées à des atomes et des molécules spécifiques. Ces charges, connues sous le nom de charges liées, peuvent cependant être déplacées (polarisées) au sein d’un atome ou d’une molécule par l’application d’un champ électrique. La polarisation électrique est un léger déplacement relatif des charges électriques positives et négatives dans des directions opposées au sein des atomes ou des molécules d’un isolant, ou diélectrique, induit par un champ électrique externe.
Effets Microscopiques et Comportement Diélectrique
Ces déplacements microscopiques ne sont pas aussi dramatiques que le réarrangement des charges dans un conducteur, mais leurs effets cumulatifs expliquent le comportement caractéristique des matériaux diélectriques. Lorsqu’un champ électrique externe est appliqué à un matériau diélectrique, ce matériau devient polarisé, c’est-à-dire qu’il acquiert un moment dipolaire. Cette propriété des diélectriques est connue sous le nom de polarisabilité.
Types de Polarisation
Il existe trois types de polarisation :
- Polarisation Électronique : Ici, lorsque le champ externe est appliqué, les nuages d’électrons des atomes sont déplacés par rapport aux noyaux lourds à l’intérieur des dimensions de ces atomes. Cela est appelé polarisation électronique.
- Polarisation Orientationale : La polarisation orientationale est une polarisation qui est soit inhérente aux molécules, soit peut être induite dans toute molécule dans laquelle la distorsion asymétrique des noyaux est possible (polarisation par distorsion). Les molécules polaires sont ces types de diélectriques dans lesquels les chances de collision entre molécules positives et négatives sont nulles ou zéro. Ceci est dû à leur forme asymétrique. H2O est un exemple typique. En l’absence de champ électrique, le moment dipolaire électrique de ces molécules se déplace dans une direction imprévisible. Le moment dipolaire moyen est de 0 en raison de cela. Si un champ électrique externe est présent, les molécules s’aligneront dans la même direction que le champ électrique.
- Polarisation Ionique : La polarisation ionique est la polarisation causée par des déplacements relatifs entre ions positifs et négatifs dans des cristaux ioniques (par exemple, NaCl).
