So ermitteln Sie den Ionenanteil, sobald Sie die Elektronegativitätsdifferenz erhalten haben

Wenn Sie versuchen herauszufinden, welche Art von Bindung zwischen zwei Elementen besteht, sind Sie wahrscheinlich daran gewöhnt, die Elektronegativität zu betrachten. Anhand des Unterschieds in der Elektronegativität zwischen den beiden Elementen können Sie vorhersagen, welche Art von Bindung sich bilden wird.

Aber es gibt ein kleines Problem dabei. Während Bindungen oft idealisiert als ionisch oder kovalent betrachtet werden, funktioniert dies im wirklichen Leben nicht wirklich. Stattdessen haben die meisten Anleihen a Prozent ionischer Charakter.

Es gibt zwei Extreme der Bindung, mit denen Sie wahrscheinlich vertraut sind:

1. Ionenbindung: vollständige Übertragung eines Elektrons
2. kovalente Bindung: zwei Atome teilen sich Elektronen

Wenn die beiden Atome nicht gleich sind, teilen sich zwei Atome die Elektronen nicht perfekt.

Zum Beispiel O₂ ist eine wirklich kovalente Bindung. Die kovalente Bindung zwischen Sauerstoff und Wasserstoff in Wasser hingegen nicht. Welches Element auch immer eine höhere Elektronegativität (höheres Verlangen, die Elektronen zu binden) hat, zieht die Elektronen tatsächlich näher an sich heran. Sauerstoff hat eine höhere Elektronegativität und damit eine negative Teilladung. Als Ergebnis weist die Bindung einen partiellen ionischen Charakter auf.

Der Elektronegativitätsunterschied kann jedoch etwas über den prozentualen ionischen Charakter der Bindung aussagen. Wenn der Elektronegativitätsunterschied zwischen zwei Atomen hoch ist, hat die Bindung einen stärker ionischen Charakter. Wenn die Elektronegativitätsdifferenz zwischen den beiden Atomen gering ist, weist die Bindung weniger ionischen Charakter auf.

Um zu quantifizieren, wie sich die Ladung innerhalb einer Anleihe verteilt, können Sie die Dipolmoment. Das Dipolmoment ist die physikalische Eigenschaft, die bestimmt, wie asymmetrisch Ladung innerhalb einer Bindung verteilt wird. Sie ist definiert als das Produkt aus der Gesamtmenge positiver oder negativer Ladung und dem Abstand zwischen den Mittelpunkten der Ladungsverteilungen.

Um den prozentualen Ionencharakter zu berechnen, müssen Sie die folgende Gleichung verwenden:

Hier, μ_exp ist das experimentell bestimmte Dipolmoment, während μ_ionisch ist das Dipolmoment, wenn die Bindung perfekt ionisch war.

μ_exp wird experimentell bestimmt und kann in Tabellen wie der im Referenzteil gefunden werden. μ_ionisch muss nach folgender Formel berechnet werden:

Dabei ist Q die Ladung (oder die Ladung eines Elektrons) und r der Abstand zwischen den beiden Atomen. Auch dies muss experimentell ermittelt werden.

Jetzt können Sie den prozentualen ionischen Charakter aus dem experimentell bestimmten Dipolmoment und dem Dipolmoment berechnen, wenn die Bindung perfekt ionisch wäre.

Wie wäre es mit einer Schätzung des prozentualen Ionencharakters bei einer Differenz der Elektronegativität?

Nachdem der Chemiker Linus Pauling wie oben gezeigt den prozentualen Ionencharakter gefunden hatte, fand er eine empirische Beziehung zwischen der Elektronegativitätsdifferenz und dem prozentualen Ionencharakter. Diese Beziehung ist nicht perfekt, aber sie gibt eine anständige Schätzung des prozentualen Ionencharakters.

Hier ist die Gleichung:

Hier ist isx der Unterschied in der Elektronegativität zwischen den beiden Elementen. Schauen Sie sich zum Beispiel HCl an. Die Elektronegativität von Cs beträgt 2,20, während sie für Cl 3,1 beträgt. (Sie können dies nachschlagen, indem Sie die Periodensystem im Abschnitt Ressourcen.) Die Differenz beträgt somit etwa 0,9. Sie können das für Δx einstecken, um den Prozentsatz der Ionen zu finden Charakter:

Wenn Sie die Berechnung durchführen, erhalten Sie:

Der prozentuale Ionencharakter ist also:

Somit hat die Bindung zwischen HCl 20 Prozent ionischen Charakter. Tabelle 5.4.1 in der ersten Referenz sagt uns, dass der tatsächliche prozentuale Ionencharakter 17,7 Prozent beträgt, daher gibt Ihnen diese Schätzung basierend auf der empirischen Beziehung einen guten schätzen! Andernfalls können Sie das experimentell beobachtete Dipolmoment verwenden, um den prozentualen Ionencharakter zu berechnen.