Ao tentar descobrir que tipo de ligação é feita entre dois elementos, você provavelmente está acostumado a olhar para a eletronegatividade. Com base na diferença de eletronegatividade entre os dois elementos, você pode prever que tipo de ligação se formará.
Mas, há um pequeno problema com isso. Embora as ligações sejam frequentemente pensadas em termos idealizados como iônicas ou covalentes, não é assim que funciona na vida real. Em vez disso, a maioria dos títulos tem um caráter iônico percentual.
O que é o caráter percentual iônico?
Existem dois extremos de vínculo com os quais você provavelmente está familiarizado:
- ligação iônica: transferência completa de um elétron
- ligação covalente: dois átomos compartilham elétrons
A menos que os dois átomos sejam iguais, dois átomos não compartilham perfeitamente os elétrons.
Por exemplo, O2 é uma ligação verdadeiramente covalente. Por outro lado, a ligação covalente entre o oxigênio e o hidrogênio na água não. Qualquer elemento que tenha uma eletronegatividade mais alta (maior desejo de monopolizar os elétrons) irá, na verdade, puxar os elétrons para mais perto de si. O oxigênio tem uma eletronegatividade mais alta e, portanto, uma carga negativa parcial. Como resultado, há algum caráter iônico parcial na ligação.
A diferença de eletronegatividade pode, no entanto, dizer algo sobre o caráter iônico percentual da ligação. Se a diferença de eletronegatividade entre dois átomos for alta, haverá um caráter mais iônico na ligação. Se a diferença de eletronegatividade entre os dois átomos for baixa, haverá menos caráter iônico na ligação.
Calculando o Porcentagem do Caráter Iônico
A fim de quantificar como a carga é distribuída dentro de um título, você pode determinar o momento dipolo. O momento dipolar é a propriedade física que determina como a carga assimétrica é distribuída dentro de uma ligação. É definido como o produto da quantidade total de carga positiva ou negativa e a distância entre o centro das distribuições de carga.
Para calcular a porcentagem de caractere iônico, você precisará usar a seguinte equação:
Aqui, μexp é o momento dipolar determinado experimentalmente, enquanto μiônico é o momento de dipolo se a ligação for perfeitamente iônica.
μexp é determinado experimentalmente e pode ser encontrado em tabelas como a da Seção de Referência. μiônico deve ser calculado usando a seguinte fórmula:
Aqui, Q é a carga (ou a carga de um elétron) e r é a distância entre os dois átomos. Isso também deve ser determinado experimentalmente.
Agora, você pode calcular o caráter iônico percentual dado o momento de dipolo determinado experimentalmente e o momento de dipolo se a ligação fosse perfeitamente iônica.
Que tal uma estimativa do caráter iônico percentual dada a diferença na eletronegatividade?
Estimando a porcentagem de caractere iônico
Depois de encontrar o caráter iônico percentual conforme mostrado acima, o químico Linus Pauling encontrou uma relação empírica entre a diferença de eletronegatividade e o caráter iônico percentual. Essa relação não é perfeita, mas dá uma estimativa decente do caráter iônico percentual.
Aqui está a equação:
Aqui, Δx é a diferença em eletronegatividade entre os dois elementos. Por exemplo, dê uma olhada em HCl. A eletronegatividade de Cs é 2,20, enquanto para Cl é 3,1. (Você pode pesquisar isso usando o tabela periódica na seção de recursos.) A diferença é, portanto, cerca de 0,9. Você pode conectar isso para Δx para encontrar a porcentagem iônica personagem:
A conclusão do cálculo dá a você:
Portanto, o caráter iônico percentual é:
Assim, a ligação entre HCl tem 20 por cento de caráter iônico. A Tabela 5.4.1 na primeira referência nos diz que o caráter iônico percentual real é de 17,7 por cento, então esta estimativa com base na relação empírica lhe dá uma boa estimativa! Caso contrário, você pode usar o momento de dipolo experimentalmente observado para calcular o caráter iônico percentual.