Quando cerchi di capire che tipo di legame si crea tra due elementi, probabilmente sei abituato a guardare l'elettronegatività. In base alla differenza di elettronegatività tra i due elementi, puoi prevedere che tipo di legame si formerà.
Ma c'è un piccolo problema con questo. Mentre i legami sono spesso pensati in termini idealizzati come ionici o covalenti, non è proprio così che funziona nella vita reale. Invece, la maggior parte delle obbligazioni ha un per cento carattere ionico.
Qual è la percentuale di carattere ionico?
Ci sono due estremi del legame con cui probabilmente hai familiarità:
- legame ionico: trasferimento completo di un elettrone
- legame covalente: due atomi condividono gli elettroni
A meno che i due atomi non siano uguali, due atomi non condividono perfettamente gli elettroni.
Ad esempio, O2 è un vero legame covalente. D'altra parte il legame covalente tra ossigeno e idrogeno nell'acqua non lo è. Qualunque elemento abbia un'elettronegatività più alta (desiderio più alto di intrappolare gli elettroni) attirerà effettivamente gli elettroni più vicino a sé. L'ossigeno ha una maggiore elettronegatività e quindi ha una parziale carica negativa. Di conseguenza, il legame presenta un carattere ionico parziale.
La differenza di elettronegatività può, tuttavia, dirti qualcosa sul carattere ionico percentuale del legame. Se la differenza di elettronegatività tra due atomi è elevata, il legame avrà un carattere più ionico. Se la differenza di elettronegatività tra i due atomi è bassa, il legame avrà un carattere meno ionico.
Calcolo della percentuale di carattere ionico
Per quantificare la distribuzione dell'onere all'interno di un'obbligazione, è possibile determinare il momento di dipolo. Il momento di dipolo è la proprietà fisica che determina la distribuzione asimmetrica della carica all'interno di un legame. È definito come il prodotto della somma totale carica positiva o carica negativa e la distanza tra il centro delle distribuzioni di carica.
Per calcolare il carattere ionico percentuale sarà necessario utilizzare la seguente equazione:
Ecco, μesp è il momento di dipolo determinato sperimentalmente, mentre μionico è il momento di dipolo se il legame fosse perfettamente ionico.
μesp è determinato sperimentalmente e può essere trovato in tabelle come quella nella sezione di riferimento. μionico deve essere calcolato utilizzando la seguente formula:
Qui, Q è la carica (o la carica di un elettrone) ed r è la distanza tra i due atomi. Anche questo deve essere determinato sperimentalmente.
Ora, puoi calcolare la percentuale di carattere ionico dato il momento di dipolo determinato sperimentalmente e il momento di dipolo se il legame fosse perfettamente ionico.
Che dire di una stima del carattere ionico percentuale data la differenza di elettronegatività?
Stima del carattere ionico in percentuale
Dopo aver trovato il carattere ionico percentuale come mostrato sopra, il chimico Linus Pauling ha trovato una relazione empirica tra la differenza di elettronegatività e il carattere ionico percentuale. Questa relazione non è perfetta, ma fornisce una stima decente del carattere ionico percentuale.
Ecco l'equazione:
Qui, x è la differenza di elettronegatività tra i due elementi. Ad esempio, dai un'occhiata a HCl. L'elettronegatività di Cs è 2,20, mentre per Cl è 3,1. (Puoi cercare questo usando il tavola periodica nella sezione risorse.) La differenza è quindi di circa 0,9. Puoi collegarlo per x per trovare la percentuale ionica personaggio:
Completando il calcolo si ottiene:
Quindi il carattere ionico percentuale è:
Pertanto, il legame tra HCl ha il 20% di carattere ionico. La tabella 5.4.1 nel primo riferimento ci dice che il carattere ionico percentuale effettivo è 17,7 percento, quindi questa stima basata sulla relazione empirica ti dà un buon stima! Altrimenti, puoi usare il momento di dipolo osservato sperimentalmente per calcolare il carattere ionico percentuale.