Пытаясь выяснить, какая связь существует между двумя элементами, вы, вероятно, привыкли смотреть на электроотрицательность. Основываясь на разнице в электроотрицательности между двумя элементами, вы можете предсказать, какая связь будет образовываться.
Но с этим есть небольшая проблема. Хотя в идеализированных терминах связи часто рассматриваются как ионные или ковалентные, в реальной жизни это работает не так. Вместо этого у большинства облигаций есть процентный ионный характер.
Что такое процентный ионный характер?
Есть две крайности связывания, с которыми вы, вероятно, знакомы:
- ионная связь: полный перенос электрона
- ковалентная связь: два атома разделяют электроны
Если два атома не являются одинаковыми, два атома не имеют совершенно одинаковых электронов.
Например, O2 действительно ковалентная связь. С другой стороны, ковалентной связи между кислородом и водородом в воде нет. Какой бы элемент ни имел более высокую электроотрицательность (более сильное желание захватывать электроны), фактически притягивает электроны к себе. Кислород имеет более высокую электроотрицательность и поэтому имеет частичный отрицательный заряд. В результате связь имеет частичный ионный характер.
Однако разница в электроотрицательности может кое-что сказать о процентном содержании ионов в связи. Если разница в электроотрицательности между двумя атомами велика, связь будет более ионной. Если разница в электроотрицательности между двумя атомами мала, связь будет менее ионной.
Расчет процентного ионного характера
Чтобы количественно оценить, как плата распределяется внутри облигации, вы можете определить дипольный момент. Дипольный момент - это физическое свойство, которое определяет, насколько асимметрично распределяется заряд внутри связи. Он определяется как произведение общего количества положительного или отрицательного заряда на расстояние между центрами распределения зарядов.
Чтобы рассчитать процентный ионный характер, вам нужно будет использовать следующее уравнение:
Здесь μexp - экспериментально определенный дипольный момент, а μионный - дипольный момент, если связь была идеально ионной.
μexp определяется экспериментально и может быть найдена в таблицах, таких как таблица в Справочном разделе. μионный должен быть рассчитан по следующей формуле:
Здесь Q - это заряд (или заряд электрона), а r - расстояние между двумя атомами. Это тоже нужно определить экспериментально.
Теперь вы можете рассчитать процентный ионный характер с учетом экспериментально определенного дипольного момента и дипольного момента, если бы связь была идеально ионной.
Как насчет оценки процентного содержания ионов с учетом разницы в электроотрицательности?
Оценка процентного ионного характера
Обнаружив процентный ионный характер, как показано выше, химик Линус Полинг обнаружил эмпирическую связь между разницей электроотрицательности и процентным ионным характером. Это соотношение не идеально, но оно дает приличную оценку процентного содержания ионов.
Вот уравнение:
Здесь Δx - это различие в электроотрицательности между двумя элементами. Например, взгляните на HCl. Электроотрицательность Cs составляет 2,20, а для Cl - 3,1. (Вы можете найти это, используя таблица Менделеева в разделе ресурсов.) Таким образом, разница составляет около 0,9. Вы можете подключить это к Δx, чтобы найти процент ионного персонаж:
Завершение расчета дает вам:
Итак, процентный ионный характер:
Таким образом, связь между HCl имеет 20-процентный ионный характер. Таблица 5.4.1 в первом справочнике говорит нам, что фактический процентный ионный характер составляет 17,7 процента, поэтому эта оценка, основанная на эмпирическом соотношении, дает вам хорошее оценивать! В противном случае вы можете использовать экспериментально наблюдаемый дипольный момент для расчета процентного ионного характера.