Όταν προσπαθείτε να καταλάβετε τι είδους δεσμός δημιουργείται μεταξύ δύο στοιχείων, είναι πιθανό να συνηθίσετε να εξετάζετε την ηλεκτροπαραγωγικότητα. Με βάση τη διαφορά στην ηλεκτροπαραγωγικότητα μεταξύ των δύο στοιχείων, μπορείτε να προβλέψετε τι είδους δεσμός θα σχηματιστεί.
Όμως, υπάρχει ένα μικρό πρόβλημα με αυτό. Ενώ οι δεσμοί συχνά μελετώνται σε εξιδανικευμένους όρους είτε ως ιοντικοί είτε ομοιοπολικοί, αυτό δεν είναι πραγματικά πώς λειτουργεί στην πραγματική ζωή. Αντ 'αυτού, τα περισσότερα ομόλογα έχουν τοις εκατό ιοντικό χαρακτήρα.
Τι είναι το ποσοστό ιονικού χαρακτήρα;
Υπάρχουν δύο άκρα στη σύνδεση με τα οποία πιθανώς γνωρίζετε:
- ιοντική σύνδεση: πλήρης μεταφορά ενός ηλεκτρονίου
- ομοιοπολική σύνδεση: δύο άτομα μοιράζονται ηλεκτρόνια
Εκτός αν τα δύο άτομα είναι τα ίδια, δύο άτομα δεν μοιράζονται τέλεια τα ηλεκτρόνια.
Για παράδειγμα, O2 είναι ένας πραγματικά ομοιοπολικός δεσμός. Από την άλλη πλευρά, ο ομοιοπολικός δεσμός μεταξύ οξυγόνου και υδρογόνου στο νερό δεν είναι. Οποιοδήποτε στοιχείο έχει υψηλότερη ηλεκτροαναπαραγωγικότητα (υψηλότερη επιθυμία να γονατίσει τα ηλεκτρόνια) θα τραβήξει τα ηλεκτρόνια πιο κοντά στον εαυτό του. Το οξυγόνο έχει υψηλότερη ηλεκτροαρνητικότητα και έτσι έχει μερικό αρνητικό φορτίο. Ως αποτέλεσμα υπάρχει μερικός ιονικός χαρακτήρας στον δεσμό.
Ωστόσο, η διαφορά ηλεκτροπαραγωγικότητας μπορεί να σας πει κάτι για το ποσοστό ιονικού χαρακτήρα του δεσμού. Εάν η διαφορά ηλεκτροπαραγωγικότητας μεταξύ δύο ατόμων είναι υψηλή, θα υπάρχει πιο ιονικός χαρακτήρας στον δεσμό. Εάν η διαφορά ηλεκτροαρνητικότητας μεταξύ των δύο ατόμων είναι χαμηλή, θα υπάρχει λιγότερος ιοντικός χαρακτήρας στον δεσμό.
Υπολογισμός ποσοστού ιοντικού χαρακτήρα
Για να ποσοτικοποιήσετε τον τρόπο κατανομής της χρέωσης σε ένα ομόλογο, μπορείτε να προσδιορίσετε το διπολη ΣΤΙΓΜΗ. Η διπολική ροπή είναι η φυσική ιδιότητα που καθορίζει τον τρόπο κατανομής της ασύμμετρης φόρτισης εντός ενός δεσμού. Ορίζεται ως το προϊόν του συνολικού ποσού θετικής ή αρνητικής επιβάρυνσης και της απόστασης μεταξύ του κέντρου των κατανομών χρεώσεων.
Για τον υπολογισμό του ποσοστού ιονικού χαρακτήρα θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε την ακόλουθη εξίσωση:
Εδώ, μλήξη είναι η πειραματικά καθορισμένη ροπή διπόλου, ενώ μιωνικός είναι η διπολική στιγμή εάν ο δεσμός ήταν τέλεια ιονικός.
μλήξη προσδιορίζεται πειραματικά και μπορεί να βρεθεί σε πίνακες όπως αυτός στην Ενότητα Αναφοράς. μιωνικός πρέπει να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:
Εδώ, το Q είναι το φορτίο (ή το φορτίο ενός ηλεκτρονίου) και το r είναι η απόσταση μεταξύ των δύο ατόμων. Αυτό πρέπει επίσης να προσδιοριστεί πειραματικά.
Τώρα, μπορείτε να υπολογίσετε το ποσοστό ιονικού χαρακτήρα δεδομένης της πειραματικά καθορισμένης ροπής διπόλου και της διπολικής ροπής εάν ο δεσμός ήταν απόλυτα ιονικός.
Τι γίνεται με την εκτίμηση του ποσοστού ιονικού χαρακτήρα δεδομένης της διαφοράς στην ηλεκτροαραγωγικότητα;
Εκτίμηση ποσοστού ιοντικού χαρακτήρα
Αφού βρήκε τον εκατοστιαίο ιοντικό χαρακτήρα όπως φαίνεται παραπάνω, ο χημικός Linus Pauling βρήκε μια εμπειρική σχέση μεταξύ της διαφοράς ηλεκτροαρνητικότητας και του ποσοστού ιονικού χαρακτήρα. Αυτή η σχέση δεν είναι τέλεια, αλλά δίνει μια αξιοπρεπή εκτίμηση του ποσοστού ιονικού χαρακτήρα.
Εδώ είναι η εξίσωση:
Εδώ, το Δx είναι το διαφορετικό στην ηλεκτροαρνητικότητα μεταξύ των δύο στοιχείων. Για παράδειγμα, ρίξτε μια ματιά στο HCl. Η ηλεκτροαρνητικότητα του Cs είναι 2,20, ενώ για το Cl είναι 3,1. (Μπορείτε να το αναζητήσετε χρησιμοποιώντας το περιοδικός πίνακας στην ενότητα πόρων.) Η διαφορά είναι συνεπώς περίπου 0,9. Μπορείτε να το συνδέσετε για Δx για να βρείτε το ποσοστό ιοντικό χαρακτήρας:
Η ολοκλήρωση του υπολογισμού σας δίνει:
Έτσι, το ποσοστό ιονικού χαρακτήρα είναι:
Έτσι, ο δεσμός μεταξύ HCl έχει 20 τοις εκατό ιοντικό χαρακτήρα. Ο Πίνακας 5.4.1 στην πρώτη αναφορά μας λέει ότι ο πραγματικός ιονικός χαρακτήρας τοις εκατό είναι 17,7 τοις εκατό, οπότε αυτή η εκτίμηση που βασίζεται στην εμπειρική σχέση σας δίνει ένα καλό εκτίμηση! Διαφορετικά, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την πειραματικά παρατηρούμενη διπολική ροπή για να υπολογίσετε το ποσοστό ιονικού χαρακτήρα.