Når du prøver at finde ud af, hvilken slags binding der er lavet mellem to elementer, er du sandsynligvis vant til at se på elektronegativiteten. Baseret på forskellen i elektronegativitet mellem de to elementer kan du forudsige, hvilken slags binding der vil dannes.
Men der er et lille problem med dette. Mens obligationer ofte opfattes i idealiserede termer som enten ioniske eller kovalente, er det ikke sådan, det fungerer i det virkelige liv. I stedet har de fleste obligationer en procent ionisk karakter.
Hvad er procent ionisk karakter?
Der er to ekstremer ved limning, som du sandsynligvis er fortrolig med:
- ionbinding: fuldstændig overførsel af en elektron
- kovalent binding: to atomer deler elektroner
Medmindre de to atomer er ens, deler to atomer ikke elektronerne perfekt.
F.eks. O2 er en virkelig kovalent binding. På den anden side er den kovalente binding mellem ilt og brint i vand ikke. Uanset hvilket element der har en højere elektronegativitet (højere ønske om at svine elektronerne), vil det faktisk trække elektronerne tættere på sig selv. Oxygen har en højere elektronegativitet, og det har også en delvis negativ ladning. Som et resultat er bindingen en del ionisk karakter.
Elektronegativitetsforskel kan dog fortælle dig noget om den procentvise ioniske karakter af bindingen. Hvis elektronegativitetsforskellen mellem to atomer er høj, vil bindingen have en mere ionisk karakter. Hvis elektronegativitetsforskellen mellem de to atomer er lav, vil bindingen være mindre ionisk.
Beregning af procent ionisk karakter
For at kvantificere, hvordan afgiften fordeles inden for en obligation, kan du bestemme dipolmoment. Dipolmomentet er den fysiske egenskab, der bestemmer, hvordan asymmetrisk ladning fordeles inden i en binding. Det defineres som produktet af den samlede mængde positiv ladning eller negativ ladning og afstanden mellem centrum for ladningsfordelingerne.
For at beregne procent ionisk karakter skal du bruge følgende ligning:
Her, μeksp er det eksperimentelt bestemte dipolmoment, mens μionisk er dipolmomentet, hvis bindingen var perfekt ionisk.
μeksp er eksperimentelt bestemt og kan findes i tabeller som den i Referenceafsnittet. μionisk skal beregnes ved hjælp af følgende formel:
Her er Q ladningen (eller ladningen af en elektron), og r er afstanden mellem de to atomer. Dette skal også bestemmes eksperimentelt.
Nu kan du beregne den procentvise ioniske karakter givet det eksperimentelt bestemte dipolmoment og dipolmomentet, hvis bindingen var perfekt ionisk.
Hvad med et skøn over den procentvise ioniske karakter givet forskellen i elektronegativitet?
Estimering af procent ionisk karakter
Efter at have fundet den procentvise ioniske karakter som vist ovenfor, fandt kemiker Linus Pauling et empirisk forhold mellem elektronegativitetsforskellen og den procentvise ioniske karakter. Dette forhold er ikke perfekt, men det giver et anstændigt skøn over den procentvise ioniske karakter.
Her er ligningen:
Her er Δx forskellen i elektronegativitet mellem de to elementer. Se for eksempel på HCl. Elektronegativiteten af Cs er 2,20, mens det for Cl er 3,1. (Du kan slå dette op ved hjælp af periodisk tabel i ressourceafsnittet.) Forskellen er således ca. 0,9. Du kan tilslutte det for Δx for at finde procenten ionisk Karakter:
Gennemførelse af beregningen giver dig:
Så den procentvise ioniske karakter er:
Således har bindingen mellem HCI 20 procent ionisk karakter. Tabel 5.4.1 i den første reference fortæller os, at den faktiske procent ioniske karakter er 17,7 procent, så dette skøn baseret på det empiriske forhold giver dig en god skøn! Ellers kan du bruge det eksperimentelt observerede dipolmoment til at beregne procent ionisk karakter.