Når du prøver å finne ut hva slags bånd som er laget mellom to elementer, er du sannsynligvis vant til å se på elektronegativiteten. Basert på forskjellen i elektronegativitet mellom de to elementene, kan du forutsi hvilken type binding som vil dannes.
Men det er et lite problem med dette. Mens obligasjoner ofte blir tenkt på i idealiserte termer som enten ioniske eller kovalente, er det egentlig ikke slik det fungerer i det virkelige liv. I stedet har de fleste obligasjoner en prosent ionisk karakter.
Hva er prosent ionisk karakter?
Det er to ekstremer ved liming som du sannsynligvis er kjent med:
- ionisk binding: fullstendig overføring av et elektron
- kovalent binding: to atomer deler elektroner
Med mindre de to atomene er like, deler ikke to atomer elektronene perfekt.
For eksempel O2 er en virkelig kovalent binding. På den annen side er ikke den kovalente bindingen mellom oksygen og hydrogen i vann. Uansett hvilket element som har en høyere elektronegativitet (høyere ønske om å hogge elektronene) vil faktisk trekke elektronene nærmere seg selv. Oksygen har høyere elektronegativitet, og det har også en delvis negativ ladning. Som et resultat er bindingen noe delvis ionisk.
Elektronegativitetsforskjell kan imidlertid fortelle deg noe om den prosentvise ioniske karakteren av bindingen. Hvis elektronegativitetsforskjellen mellom to atomer er høy, vil bindingen ha en mer ionisk karakter. Hvis elektronegativitetsforskjellen mellom de to atomene er lav, vil bindingen være mindre ionisk.
Beregning av prosent ionisk karakter
For å kvantifisere hvordan kostnaden fordeles i en obligasjon, kan du bestemme dipol øyeblikk. Dipolmomentet er den fysiske egenskapen som bestemmer hvordan asymmetrisk ladning fordeles i en binding. Det er definert som produktet av den totale mengden positiv ladning eller negativ ladning og avstanden mellom sentrum av ladningsfordelingene.
For å beregne prosent ionisk karakter må du bruke følgende ligning:
Her, μeksp er det eksperimentelt bestemte dipolmomentet, mens μionisk er dipolmomentet hvis bindingen var perfekt ionisk.
μeksp er eksperimentelt bestemt og kan bli funnet i tabeller som den i referanseseksjonen. μionisk må beregnes med følgende formel:
Her er Q ladningen (eller ladningen til et elektron), og r er avstanden mellom de to atomene. Dette må også bestemmes eksperimentelt.
Nå kan du beregne den prosentvise ioniske karakteren gitt det eksperimentelt bestemte dipolmomentet og dipolmomentet hvis bindingen var perfekt ionisk.
Hva med en estimering av den prosentvise ioniske karakteren gitt forskjell i elektronegativitet?
Estimering av prosent ionisk karakter
Etter å ha funnet den prosentvise ioniske karakteren som vist ovenfor, fant kjemiker Linus Pauling et empirisk forhold mellom elektronegativitetsforskjellen og den prosentvise ioniske karakteren. Dette forholdet er ikke perfekt, men det gir et anstendig estimat av den prosentvise ioniske karakteren.
Her er ligningen:
Her er Δx forskjellen i elektronegativitet mellom de to elementene. Ta for eksempel en titt på HCl. Elektronegativiteten til Cs er 2,20, mens det for Cl er 3,1. (Du kan slå opp dette ved å bruke periodisk tabell i ressursseksjonen.) Forskjellen er altså omtrent 0,9. Du kan plugge det inn for Δx for å finne prosentandelen ionisk karakter:
Å fullføre beregningen gir deg:
Så den prosentvise ioniske karakteren er:
Dermed har bindingen mellom HCl 20 prosent ionisk karakter. Tabell 5.4.1 i den første referansen forteller oss at den faktiske prosentvise ioniske karakteren er 17,7 prosent, så denne estimeringen basert på det empiriske forholdet gir deg en god anslag! Ellers kan du bruke det eksperimentelt observerte dipolmomentet til å beregne prosent ionisk karakter.