När du försöker ta reda på vilken typ av band som görs mellan två element är du sannolikt van vid att titta på elektronegativiteten. Baserat på skillnaden i elektronegativitet mellan de två elementen kan du förutsäga vilken typ av bindning som kommer att bildas.
Men det finns ett litet problem med detta. Medan obligationer ofta i idealiserade termer betraktas som antingen joniska eller kovalenta, så är det inte så det fungerar i verkliga livet. Istället har de flesta obligationer en procent jonisk karaktär.
Vad är procent jonisk karaktär?
Det finns två ytterligheter i limningen som du förmodligen känner till:
- jonbindning: fullständig överföring av en elektron
- kovalent bindning: två atomer delar elektroner
Om inte de två atomerna är desamma, delar inte två atomer elektronerna perfekt.
Till exempel O2 är en verkligt kovalent bindning. Å andra sidan är den kovalenta bindningen mellan syre och väte i vatten inte. Vilket element som helst som har en högre elektronegativitet (högre önskan att höja elektronerna) kommer faktiskt att dra elektronerna närmare sig själv. Syre har en högre elektronegativitet och så har en partiell negativ laddning. Som ett resultat finns bindningen viss partiell jonisk karaktär.
Elektronegativitetsskillnad kan dock berätta något om bindningens procentuella joniska karaktär. Om elektronegativitetsskillnaden mellan två atomer är hög kommer bindningen att vara mer jonisk. Om elektronegativitetsskillnaden mellan de två atomerna är låg, blir bindningen mindre jonisk.
Beräkning av procent jonisk karaktär
För att kvantifiera hur avgiften fördelas i en obligation kan du bestämma dipolmoment. Dipolmomentet är den fysiska egenskapen som bestämmer hur asymmetriskt laddning fördelas i en bindning. Det definieras som produkten av den totala mängden positiv laddning eller negativ laddning och avståndet mellan laddningsfördelningens centrum.
För att beräkna procentjonstecken måste du använda följande ekvation:
Här, μexp är det experimentellt bestämda dipolmomentet, medan μjonisk är dipolmomentet om bindningen var helt jonisk.
μexp bestäms experimentellt och kan hittas i tabeller som den i referensavsnittet. μjonisk måste beräknas med följande formel:
Här är Q laddningen (eller laddningen för en elektron), och r är avståndet mellan de två atomerna. Detta måste också bestämmas experimentellt.
Nu kan du beräkna den procentuella joniska karaktären med tanke på det experimentellt bestämda dipolmomentet och dipolmomentet om bindningen var perfekt jonisk.
Vad sägs om en uppskattning av den procentuella joniska karaktären givet skillnad i elektronegativitet?
Uppskattning av procent jonisk karaktär
Efter att ha hittat den procentuella joniska karaktären som visas ovan fann kemisten Linus Pauling ett empiriskt samband mellan elektronegativitetsskillnaden och den procentuella joniska karaktären. Detta förhållande är inte perfekt, men det ger en anständig uppskattning av den procentuella joniska karaktären.
Här är ekvationen:
Här är Δx den olika elektronegativiteten mellan de två elementen. Ta till exempel en titt på HCl. Elektronegativiteten för Cs är 2,20, medan det för Cl är 3,1. (Du kan slå upp detta med hjälp av periodiska tabellen i resursavsnittet.) Skillnaden är alltså cirka 0,9. Du kan ansluta det för Δx för att hitta procenten jonisk karaktär:
Genom att slutföra beräkningen får du:
Så den procentuella joniska karaktären är:
Således har bindningen mellan HCl 20 procent jonisk karaktär. Tabell 5.4.1 i den första referensen berättar att den faktiska procentuella joniska karaktären är 17,7 procent, så denna uppskattning baserad på det empiriska förhållandet ger dig en bra uppskatta! Annars kan du använda det experimentellt observerade dipolmomentet för att beräkna procent jonisk karaktär.