Amikor megpróbálja kitalálni, hogy milyen kötés jön létre két elem között, valószínűleg megszokta az elektronegativitást. A két elem közötti elektronegativitásbeli különbség alapján megjósolhatja, hogy milyen kötés alakul ki.
De van egy kis probléma ezzel. Míg a kötésekről gyakran idealizált módon gondolkodnak, akár ionosak, akár kovalensek, a való életben ez nem igazán működik. Ehelyett a legtöbb kötvénynek van egy százalékos ionos karakter.
Mi az a százalékos ionos karakter?
A kötésnek két szélsősége van, amelyeket Ön valószínűleg ismer:
- ionos kötés: egy elektron teljes átadása
- kovalens kötés: két atom osztozik az elektronokon
Hacsak a két atom nem azonos, két atom nem osztja meg tökéletesen az elektronokat.
Például O2 valóban kovalens kötés. Másrészt a kovalens kötés az oxigén és a hidrogén között nem. Bármelyik elemnek nagyobb az elektronegativitása (nagyobb vágya van az elektronok megfeszítésére), az az elektronokat valóban közelebb fogja húzni önmagához. Az oxigénnek nagyobb az elektronegativitása, ezért részleges negatív töltése is van. Ennek eredményeként a kötésnek van részleges ionos jellege.
Az elektronegativitási különbség azonban elmondhat valamit a kötés százalékos ionjellegéről. Ha két atom között nagy az elektronegativitási különbség, akkor a kötésnek ionosabb jellege lesz. Ha a két atom között alacsony az elektronegativitási különbség, akkor a kötés kevésbé lesz ionos jellegű.
Az ionos karakter százalékának kiszámítása
Annak meghatározása érdekében, hogy a töltés hogyan oszlik el egy kötésen belül, meghatározhatja a dipólmomentum. A dipólus pillanat az a fizikai tulajdonság, amely meghatározza, hogy a töltés aszimmetrikusan hogyan oszlik el egy kötésen belül. Ez a pozitív töltés vagy a negatív töltés teljes összege és a töltéseloszlások középpontja közötti távolság szorzata.
A százalékos ionkarakter kiszámításához a következő egyenletet kell használnia:
Itt μexp a kísérletileg meghatározott dipólus pillanat, míg μión a dipólus pillanat, ha a kötés tökéletesen ionos volt.
μexp kísérletileg meghatározott, és megtalálható az olyan táblázatokban, mint a referencia szakaszban. μión a következő képlettel kell kiszámítani:
Itt Q a töltés (vagy egy elektron töltése), és r a két atom távolsága. Ezt kísérletileg is meg kell határozni.
Most kiszámíthatja az ionos karakter százalékát, figyelembe véve a kísérletileg meghatározott dipólus momentumot és a dipólus momentumot, ha a kötés tökéletesen ionos lenne.
Mi a helyzet az iongarány százalékos becslésével, adott különbség az elektronegativitásban?
Az ionos karakter százalékos becslése
Miután megtalálta a százalékos ionos karaktert, amint azt a fentiekben bemutattuk, Linus Pauling kémikus empirikus kapcsolatot talált az elektronegativitás különbsége és a százalékos ion karakter között. Ez a kapcsolat nem tökéletes, de megfelelő becslést ad az ionos karakter százalékáról.
Itt van az egyenlet:
Itt Δx az elektronegativitásban különbözik a két elem között. Vessen egy pillantást például a HCl-re. Cs elektronegativitása 2,20, míg Cl esetében 3,1. (Ezt a periódusos táblázat az erőforrások részben.) A különbség tehát körülbelül 0,9. Ezt az Δx-hez csatlakoztathatja, hogy megtalálja az ionos százalékot karakter:
A számítás befejezése:
Tehát az ionos karakter százalékos aránya:
Így a HCl közötti kötés 20 százalékos ionos jellegű. Az első referencia 5.4.1. Táblázata azt mondja nekünk, hogy az ionos karakter tényleges százaléka 17,7%, tehát ez az empirikus összefüggésen alapuló becslés jó eredményt ad becslés! Ellenkező esetben a kísérletileg megfigyelt dipólus momentummal kiszámíthatja az ionos karakter százalékát.