วิธีหาเปอร์เซ็นต์อิออนเมื่อคุณได้ความแตกต่างของอิเล็กโตรเนกาติวีตี้

เมื่อพยายามหาว่าพันธะประเภทใดเกิดขึ้นระหว่างสององค์ประกอบ คุณมักจะคุ้นเคยกับการดูอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ จากความแตกต่างของอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ระหว่างองค์ประกอบทั้งสอง คุณสามารถทำนายได้ว่าพันธะประเภทใดจะเกิดขึ้น

แต่มีปัญหาเล็กน้อยกับเรื่องนี้ แม้ว่าพันธะมักจะถูกพิจารณาในแง่อุดมคติว่าเป็นอิออนหรือโควาเลนต์ แต่นั่นไม่ใช่วิธีการทำงานในชีวิตจริง พันธบัตรส่วนใหญ่มี เปอร์เซ็นต์อักขระไอออนิก.

มีสองสุดขั้วในการผูกมัดซึ่งคุณอาจคุ้นเคย:

1. พันธะไอออนิก: การถ่ายโอนอิเล็กตรอนอย่างสมบูรณ์
2. พันธะโควาเลนต์: อะตอมสองอะตอมใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน

เว้นแต่ว่าทั้งสองอะตอมจะเหมือนกัน อะตอมสองอะตอมจะไม่สามารถแบ่งอิเล็กตรอนได้อย่างสมบูรณ์

ตัวอย่างเช่น O₂ เป็นพันธะโควาเลนต์อย่างแท้จริง ในทางกลับกันพันธะโควาเลนต์ระหว่างออกซิเจนกับไฮโดรเจนในน้ำไม่ใช่ องค์ประกอบใดก็ตามที่มีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้สูงกว่า (ความปรารถนาที่จะจับอิเล็กตรอนมากขึ้น) จะดึงอิเล็กตรอนเข้ามาใกล้ตัวเองมากขึ้น ออกซิเจนมีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้สูงกว่าและมีประจุลบบางส่วน เป็นผลให้มีลักษณะไอออนิกบางส่วนในพันธะ

อย่างไรก็ตาม ความแตกต่างทางอิเล็กโตรเนกาติวีตี้สามารถบอกคุณบางอย่างเกี่ยวกับลักษณะเปอร์เซ็นอิออนของพันธะได้ หากความแตกต่างของอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ระหว่างสองอะตอมสูง ก็จะมีลักษณะเป็นไอออนิกมากขึ้นในพันธะ หากความแตกต่างของอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ระหว่างอะตอมทั้งสองมีค่าต่ำ พันธะก็จะมีลักษณะเป็นไอออนิกน้อยลง

ในการหาปริมาณการกระจายประจุภายในพันธบัตร คุณสามารถกำหนด โมเมนต์ไดโพล. โมเมนต์ไดโพลเป็นคุณสมบัติทางกายภาพที่กำหนดวิธีการกระจายประจุแบบอสมมาตรภายในพันธะ มันถูกกำหนดให้เป็นผลิตภัณฑ์ของจำนวนประจุบวกหรือประจุลบทั้งหมดและระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางของการกระจายประจุ

ในการคำนวณเปอร์เซ็นต์ของอักขระไอออนิก คุณจะต้องใช้สมการต่อไปนี้:

ที่นี่ μ_exp คือโมเมนต์ไดโพลที่กำหนดโดยการทดลอง ในขณะที่ μ_{ไอออนิก} คือโมเมนต์ไดโพลถ้าพันธะเป็นไอออนิกอย่างสมบูรณ์

μ_exp ถูกกำหนดโดยการทดลองและสามารถพบได้ในตารางเช่นตารางในส่วนอ้างอิง μ_{ไอออนิก} ต้องคำนวณโดยใช้สูตรต่อไปนี้:

ในที่นี้ Q คือประจุ (หรือประจุของอิเล็กตรอน) และ r คือระยะห่างระหว่างอะตอมทั้งสอง สิ่งนี้จะต้องได้รับการพิจารณาจากการทดลองด้วย

ตอนนี้คุณสามารถคำนวณเปอร์เซ็นต์ของอักขระไอออนิกได้จากโมเมนต์ไดโพลที่กำหนดโดยการทดลองและโมเมนต์ไดโพลหากพันธะนั้นเป็นไอออนิกอย่างสมบูรณ์

แล้วการประมาณค่าเปอร์เซ็นต์ของอักขระไอออนิกที่ให้ความแตกต่างของอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ล่ะ?

หลังจากพบเปอร์เซ็นต์ของอักขระไอออนิกดังที่แสดงไว้ข้างต้น นักเคมี Linus Pauling พบความสัมพันธ์เชิงประจักษ์ระหว่างความแตกต่างของอิเล็กโตรเนกาติวีตี้และเปอร์เซ็นต์ของอักขระไอออนิก ความสัมพันธ์นี้ไม่สมบูรณ์แบบ แต่ให้ค่าประมาณที่เหมาะสมของอักขระเปอร์เซ็นต์ไอออนิก

นี่คือสมการ:

ในที่นี้ Δx คือค่าอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ที่แตกต่างกันระหว่างธาตุทั้งสอง ตัวอย่างเช่น ลองดู HCl อิเล็กโตรเนกาติวีตี้ของ Cs คือ 2.20 ในขณะที่สำหรับ Cl มันคือ 3.1 (คุณสามารถค้นหาได้โดยใช้ปุ่ม ตารางธาตุในส่วนทรัพยากร) ดังนั้นความแตกต่างจึงประมาณ 0.9 คุณสามารถเสียบมันสำหรับ Δx เพื่อค้นหาเปอร์เซ็นต์ไอออนิก ตัวอักษร:

การคำนวณเสร็จสิ้นจะทำให้คุณ:

ดังนั้นอักขระเปอร์เซ็นต์ไอออนิกคือ:

ดังนั้นพันธะระหว่าง HCl จึงมีลักษณะเป็นไอออนิก 20 เปอร์เซ็นต์ ตารางที่ 5.4.1 ในการอ้างอิงครั้งแรกบอกเราว่าตัวอักษรร้อยละจริงของอิออนคือ 17.7 เปอร์เซ็นต์ ดังนั้นการประมาณนี้ตามความสัมพันธ์เชิงประจักษ์จะช่วยให้คุณได้ผลลัพธ์ที่ดี ประมาณการ! มิเช่นนั้น คุณสามารถใช้โมเมนต์ไดโพลที่สังเกตได้จากการทดลองเพื่อคำนวณเปอร์เซ็นต์ของอักขระไอออนิก