Намагаючись з’ясувати, який зв’язок існує між двома елементами, ви, мабуть, звикли дивитися на електронегативність. Виходячи з різниці в електронегативності між двома елементами, ви можете передбачити, який зв’язок утвориться.
Але з цим є невелика проблема. Хоча про зв’язки часто думають в ідеалізованих термінах або як іонні, або як ковалентні, насправді це не так працює в реальному житті. Натомість у більшості облігацій є відсотків іонного характеру.
Що таке відсотковий іонний характер?
Є дві крайності зв’язування, з якими ви, мабуть, знайомі:
- іонний зв’язок: повний перенос електрона
- ковалентний зв’язок: два атоми ділять електрони
Якщо два атоми однакові, два атоми не ідеально ділять електрони.
Наприклад, O2 є справді ковалентним зв'язком. З іншого боку, ковалентний зв’язок між киснем і воднем у воді не є. Який би елемент з вищою електронегативністю (вищим бажанням увімкнути електрони) насправді буде тягнути електрони ближче до себе. Кисень має вищу електронегативність і тому має частковий негативний заряд. В результаті зв’язок має частковий іонний характер.
Однак різниця в електронегативності може сказати вам дещо про процентний іонний характер зв'язку. Якщо різниця електронегативності між двома атомами велика, зв'язок матиме більш іонний характер. Якщо різниця електронегативності між двома атомами мала, іонний характер зв’язку буде меншим.
Розрахунок відсотка іонного характеру
Щоб кількісно визначити, як заряд розподіляється у зв'язку, ви можете визначити дипольний момент. Дипольний момент - це фізична властивість, яка визначає, як асиметрично розподіляється заряд у зв'язку. Він визначається як добуток загальної суми позитивного заряду або від’ємного заряду та відстані між центром розподілу заряду.
Для обчислення відсоткового іонного характеру вам потрібно буде використати таке рівняння:
Тут μдосвід - експериментально визначений дипольний момент, тоді як μіонний - дипольний момент, якщо зв’язок був ідеально іонним.
μдосвід експериментально визначений і може бути знайдений у таких таблицях, як та, що міститься в Довідковому розділі. μіонний необхідно розрахувати за такою формулою:
Тут Q - заряд (або заряд електрона), а r - відстань між двома атомами. Це також слід визначити експериментально.
Тепер ви можете розрахувати відсоток іонного характеру, враховуючи експериментально визначений дипольний момент і дипольний момент, якщо зв’язок був ідеально іонним.
А як щодо оцінки відсоткового іонного характеру з урахуванням різниці в електронегативності?
Оцінка відсоткового іонного характеру
Після знаходження відсоткового іонного характеру, як показано вище, хімік Лінус Полінг виявив емпіричну залежність між різницею в електронегативності та відсотковою іонною характеристикою. Ці відносини не є досконалими, але вони дають гідну оцінку відсотка іонного характеру.
Ось рівняння:
Тут Δx - різниця в електронегативності між двома елементами. Наприклад, погляньте на HCl. Електронегативність Cs дорівнює 2,20, тоді як для Cl - 3,1. (Ви можете переглянути це за допомогою періодичної таблиці в розділі ресурсів.) Різниця, таким чином, становить приблизно 0,9. Ви можете підключити це для Δx, щоб знайти відсоток іонних характер:
Завершення розрахунку дає вам:
Отже, відсотковий іонний характер:
Таким чином, зв'язок між HCl має 20-відсотковий іонний характер. Таблиця 5.4.1 у першому посиланні говорить нам, що фактичний відсоток іонного характеру становить 17,7 відсотка, тому ця оцінка на основі емпіричного співвідношення дає вам хороший кошторис! В іншому випадку ви можете використовувати експериментально спостеріганий дипольний момент для обчислення відсоткового іонного характеру.