כיצד להבין את האחוז היוני ברגע שתקבל את ההבדל האלקטרוני שלילי

כשמנסים להבין איזה סוג של קשר נוצר בין שני אלמנטים אתה כנראה רגיל להסתכל על האלקטרוני שלילי. בהתבסס על ההבדל באלקטרואנגטיביות בין שני האלמנטים, אתה יכול לחזות איזה סוג של קשר ייווצר.

אבל, יש בזה בעיה קלה. בעוד שקשרים נחשבים לעתים קרובות במונחים אידיאליים כאל יונים או קוולנטיים, זה לא באמת איך זה עובד בחיים האמיתיים. במקום זאת, ברוב האג"ח יש אופי יוני באחוזים.

ישנם שני אקסטרים למליטה שאתה כנראה מכיר:

1. מליטה יונית: העברה מוחלטת של אלקטרון
2. קשירה קוולנטית: שני אטומים חולקים אלקטרונים

אלא אם כן שני האטומים זהים, שני אטומים אינם חולקים באופן מושלם את האלקטרונים.

לדוגמא, O₂ הוא קשר קוולנטי באמת. מצד שני הקשר הקוולנטי בין חמצן למימן במים אינו. לאיזה יסוד יש אלקטרונטיביות גבוהה יותר (רצון גבוה יותר לחשוף את האלקטרונים) למעשה יקרב את האלקטרונים לעצמו. לחמצן יש אלקטרונטיביות גבוהה יותר וכך גם מטען שלילי חלקי. כתוצאה מכך יש קשר אופי יוני חלקי לקשר.

לעומת זאת, ההבדל האלקטרוני בנגטיביות יכול לספר לך על האופי האחורי היוני של הקשר. אם ההבדל האלקטרוני שלילי בין שני אטומים הוא גבוה, יהיה קשר אופייני יותר לקשר. אם ההבדל האלקטרוני שלילי בין שני האטומים הוא נמוך, תהיה פחות אופי יוני לקשר.

על מנת לכמת את אופן חלוקת החיוב בתוך איגרת חוב, אתה יכול לקבוע את רגע דיפול. הרגע הדיפול הוא המאפיין הפיזי הקובע כיצד מטען אסימטרי מופץ בתוך הקשר. זה מוגדר כמוצר של הסכום הכולל המטען החיובי או המטען השלילי והמרחק בין מרכז חלוקות המטען.

כדי לחשב אחוז אופי יוני תצטרך להשתמש במשוואה הבאה:

הנה, μ_exp הוא רגע הדיפול הנקבע בניסוי, ואילו μ_יונית הוא רגע הדיפול אם הקשר היה יוני לחלוטין.

μ_exp נקבע באופן ניסיוני וניתן למצוא אותו בטבלאות כמו זו שבסעיף הפניה. μ_יונית יש לחשב באמצעות הנוסחה הבאה:

כאן, Q הוא המטען (או המטען של אלקטרון), ו- r הוא המרחק בין שני האטומים. יש לקבוע זאת גם בניסוי.

כעת, תוכלו לחשב את אחוז האופי היוני בהתחשב ברגע הדיפול הנקבע בניסוי וברגע הדיפול אם הקשר היה יוני לחלוטין.

מה לגבי הערכה של אחוז האופי היוני בהתחשב בהבדל בחסר האלקטרוני?

לאחר שמצא את אחוז האופי היוני כפי שמוצג לעיל, הכימאי לינוס פאולינג מצא קשר אמפירי בין ההבדל האלקטרוני בנגטיביות לבין אחוז האופי היוני. מערכת יחסים זו אינה מושלמת, אך היא נותנת אומדן הגון של אחוז האופי היוני.

הנה המשוואה:

כאן, Δx הוא השונה באלקטרואנגטיביות בין שני היסודות. לדוגמה, התבונן ב- HCl. האלקטרואנגטיביות של Cs היא 2.20 ואילו עבור Cl היא 3.1. (אתה יכול לחפש זאת באמצעות טבלה מחזורית בסעיף משאבים.) ההבדל הוא לפיכך כ- 0.9. אתה יכול לחבר את זה כדי ש- Δx ימצא את האחוזים היוניים אופי:

השלמת החישוב נותנת לך:

אז אחוז האופי היוני הוא:

לפיכך, לקשר בין HCl יש 20% אופי יוני. טבלה 5.4.1 בהתייחסות הראשונה אומרת לנו שהאופי האחורי היוני בפועל הוא 17.7 אחוזים, כך שההערכה הזו על סמך הקשר האמפירי נותנת לך טוב לְהַעֲרִיך! אחרת, אתה יכול להשתמש ברגע הדיפול הנצפה בניסוי כדי לחשב אחוז אופי יוני.