Wanneer je probeert te achterhalen wat voor soort binding er is tussen twee elementen, ben je waarschijnlijk gewend om naar de elektronegativiteit te kijken. Op basis van het verschil in elektronegativiteit tussen de twee elementen, kun je voorspellen wat voor soort binding zich zal vormen.
Maar hier is een klein probleem mee. Hoewel bindingen vaak in geïdealiseerde termen als ionisch of covalent worden beschouwd, is dit niet echt hoe het in het echte leven werkt. In plaats daarvan hebben de meeste obligaties een procent ionisch karakter.
Wat is procent Ionisch karakter?
Er zijn twee uitersten in bonding die u waarschijnlijk kent:
- ionbinding: volledige overdracht van een elektron
- covalente binding: twee atomen delen elektronen
Tenzij de twee atomen hetzelfde zijn, delen twee atomen de elektronen niet perfect.
Bijvoorbeeld, O2 is een echt covalente binding. Aan de andere kant is de covalente binding tussen zuurstof en waterstof in water dat niet. Welk element ook een hogere elektronegativiteit heeft (hogere wens om de elektronen op te spannen), zal de elektronen in feite dichter naar zich toe trekken. Zuurstof heeft een hogere elektronegativiteit en heeft dus een gedeeltelijke negatieve lading. Als resultaat heeft de binding een gedeeltelijk ionisch karakter.
Elektronegativiteitsverschil kan je echter iets vertellen over het procentuele ionische karakter van de binding. Als het elektronegativiteitsverschil tussen twee atomen groot is, krijgt de binding een meer ionisch karakter. Als het elektronegativiteitsverschil tussen de twee atomen laag is, zal de binding minder ionisch zijn.
Percentage ionisch karakter berekenen
Om te kwantificeren hoe de lading binnen een obligatie wordt verdeeld, kunt u de dipool moment. Het dipoolmoment is de fysieke eigenschap die bepaalt hoe asymmetrisch lading wordt verdeeld binnen een binding. Het wordt gedefinieerd als het product van de totale hoeveelheid positieve lading of negatieve lading en de afstand tussen het midden van de ladingsverdelingen.
Om het procentuele ionische karakter te berekenen, moet u de volgende vergelijking gebruiken:
Hier,exp is het experimenteel bepaalde dipoolmoment, terwijl μionisch is het dipoolmoment als de binding perfect ionisch was.
μexp wordt experimenteel bepaald en is te vinden in tabellen zoals die in de referentiesectie. μionisch moet worden berekend met de volgende formule:
Hier is Q de lading (of de lading van een elektron) en is r de afstand tussen de twee atomen. Ook dit moet proefondervindelijk worden vastgesteld.
Nu kun je het procentuele ionische karakter berekenen, gegeven het experimenteel bepaalde dipoolmoment en het dipoolmoment als de binding perfect ionisch zou zijn.
Hoe zit het met een schatting van het procentuele ionische karakter gegeven verschil in elektronegativiteit?
Percentage ionisch karakter schatten
Na het vinden van het procentuele ionische karakter zoals hierboven weergegeven, vond scheikundige Linus Pauling een empirische relatie tussen het elektronegativiteitsverschil en het procentuele ionische karakter. Deze relatie is niet perfect, maar geeft wel een behoorlijke schatting van het procentuele ionische karakter.
Hier is de vergelijking:
Hier is Δx het verschil in elektronegativiteit tussen de twee elementen. Kijk bijvoorbeeld eens naar HCl. De elektronegativiteit van Cs is 2,20, terwijl die voor Cl 3,1 is. (Je kunt dit opzoeken met de periodiek systeem in de sectie bronnen.) Het verschil is dus ongeveer 0,9. Je kunt dat aansluiten voor Δx om het percentage ionisch. te vinden karakter:
Als u de berekening voltooit, krijgt u:
Dus het procent ionische karakter is:
De binding tussen HCl heeft dus een ionisch karakter van 20 procent. Tabel 5.4.1 in de eerste referentie vertelt ons dat het werkelijke percentage ionische karakter 17,7 procent is, dus deze schatting op basis van de empirische relatie geeft je een goed schatting! Anders kunt u het experimenteel waargenomen dipoolmoment gebruiken om het procentuele ionische karakter te berekenen.