成键与内聚
极化率
/ poh-lar-iz-uh-BIL-ih-tee /
想象一只圆滚滚的水气球。从一侧压它,它就从另一侧鼓出来;一松手,它又弹回原状。当你把电场凑近一个原子时,它的电子云表现得有点像这只气球。极化率说白了就是衡量:在这样一推之下,那团电子云有多容易被挤压、偏移。
通常,原子带负电的电子云对称地围绕着它带正电的原子核。当电场到来时,它把负电的云推向一边、把正电的原子核推向另一边,造出一个微小、偏向一边的电荷分隔,叫做感生偶极。极化率就是那个数字,它说明在给定的电场下这个感生偶极会变多大——松软、抓得松的云会变形很多,极化率高;紧致、小巧的云几乎纹丝不动,极化率低。
极化率之所以重要,是因为它掌控着一种材料对电场反应的难易,也是中性原子之间微弱的范德华吸引背后的引擎。较大的原子,其外层电子抓得松,更容易被极化,这正是较重的稀有气体比轻的更易彼此相黏的原因。一个微妙之处:极化率描述的是一团在撤去电场后会弹回原状的云,这不同于某些分子自带的、永久内建的偏向一边。
在稀有气体里,小小的氦有一团抓得很紧的电子云,几乎不被极化,所以它几乎要降到绝对零度才液化,一直保持气态。笨重的氙外层电子很松,极化率高得多;它的原子之间靠范德华力相互吸引得足够强,使氙在高得多的温度下就凝成液体。
抓得松的电子让氙比氦容易极化得多。
极化率讲的是电子云对电场作出反应、发生畸变。不要把它与分子的永久偶极矩混淆——后者是一种固定的偏向一边,即使没有外加电场也存在。
另见