成鍵與內聚
極化率
/ poh-lar-iz-uh-BIL-ih-tee /
想像一隻圓滾滾的水氣球。從一側壓它,它就從另一側鼓出來;一鬆手,它又彈回原狀。當你把電場湊近一個原子時,它的電子雲表現得有點像這隻氣球。極化率說白了就是衡量:在這樣一推之下,那團電子雲有多容易被擠壓、偏移。
通常,原子帶負電的電子雲對稱地圍繞著它帶正電的原子核。當電場到來時,它把負電的雲推向一邊、把正電的原子核推向另一邊,造出一個微小、偏向一邊的電荷分隔,叫做感生偶極。極化率就是那個數字,它說明在給定的電場下這個感生偶極會變多大——鬆軟、抓得鬆的雲會變形很多,極化率高;緊緻、小巧的雲幾乎紋絲不動,極化率低。
極化率之所以重要,是因為它掌控著一種材料對電場反應的難易,也是中性原子之間微弱的凡得瓦吸引背後的引擎。較大的原子,其外層電子抓得鬆,更容易被極化,這正是較重的稀有氣體比輕的更易彼此相黏的原因。一個微妙之處:極化率描述的是一團在撤去電場後會彈回原狀的雲,這不同於某些分子自帶的、永久內建的偏向一邊。
在稀有氣體裡,小小的氦有一團抓得很緊的電子雲,幾乎不被極化,所以它幾乎要降到絕對零度才液化,一直保持氣態。笨重的氙外層電子很鬆,極化率高得多;它的原子之間靠凡得瓦力相互吸引得足夠強,使氙在高得多的溫度下就凝成液體。
抓得鬆的電子讓氙比氦容易極化得多。
極化率講的是電子雲對電場作出反應、發生畸變。不要把它與分子的永久偶極矩混淆——後者是一種固定的偏向一邊,即使沒有外加電場也存在。
另見