Πώς να υπολογίσετε το ιονικό ποσοστό μόλις λάβετε τη διαφορά ηλεκτροαρνητικότητας

Όταν προσπαθείτε να καταλάβετε τι είδους δεσμός δημιουργείται μεταξύ δύο στοιχείων, πιθανότατα έχετε συνηθίσει να εξετάζετε την ηλεκτραρνητικότητα. Με βάση τη διαφορά στην ηλεκτραρνητικότητα μεταξύ των δύο στοιχείων, μπορείτε να προβλέψετε τι είδους δεσμός θα σχηματιστεί.

Όμως, υπάρχει ένα μικρό πρόβλημα με αυτό. Ενώ οι δεσμοί θεωρούνται συχνά με εξιδανικευμένους όρους είτε ως ιοντικοί είτε ως ομοιοπολικοί, στην πραγματικότητα δεν λειτουργεί έτσι. Αντίθετα, οι περισσότεροι δεσμοί έχουν ποσοστό ιοντικό χαρακτήρα .

Τι είναι το Percent Ionic Character;

Υπάρχουν δύο άκρα στο δέσιμο που πιθανότατα γνωρίζετε:

1. ιονικός δεσμός:πλήρης μεταφορά ηλεκτρονίου
2. ομοιοπολικός δεσμός:δύο άτομα μοιράζονται ηλεκτρόνια

Εκτός εάν τα δύο άτομα είναι ίδια, δύο άτομα δεν μοιράζονται τέλεια τα ηλεκτρόνια.

Για παράδειγμα, O₂ είναι ένας αληθινά ομοιοπολικός δεσμός. Από την άλλη πλευρά, ο ομοιοπολικός δεσμός μεταξύ οξυγόνου και υδρογόνου στο νερό δεν είναι. Όποιο στοιχείο έχει υψηλότερη ηλεκτραρνητικότητα (μεγαλύτερη επιθυμία να πιάσει τα ηλεκτρόνια) θα τραβήξει τα ηλεκτρόνια πιο κοντά στον εαυτό του. Το οξυγόνο έχει υψηλότερη ηλεκτραρνητικότητα και έτσι έχει ένα μερικό αρνητικό φορτίο. Ως αποτέλεσμα, υπάρχει κάποιος μερικός ιοντικός χαρακτήρας στον δεσμό.

Ωστόσο, η διαφορά ηλεκτροαρνητικότητας μπορεί να σας πει κάτι για το ποσοστό ιοντικού χαρακτήρα του δεσμού. Εάν η διαφορά ηλεκτραρνητικότητας μεταξύ δύο ατόμων είναι υψηλή, ο δεσμός θα έχει πιο ιοντικό χαρακτήρα. Εάν η διαφορά ηλεκτραρνητικότητας μεταξύ των δύο ατόμων είναι χαμηλή, ο δεσμός θα έχει λιγότερο ιοντικό χαρακτήρα.

Υπολογισμός ποσοστού ιοντικού χαρακτήρα

Για να προσδιορίσετε ποσοτικά πώς κατανέμεται το φορτίο σε ένα ομόλογο, μπορείτε να προσδιορίσετε τη διπολική ροπή . Η διπολική ροπή είναι η φυσική ιδιότητα που καθορίζει πόσο ασύμμετρα κατανέμεται το φορτίο μέσα σε έναν δεσμό. Ορίζεται ως το γινόμενο της συνολικής ποσότητας θετικού ή αρνητικού φορτίου και της απόστασης μεταξύ του κέντρου των κατανομών φορτίου.

Για να υπολογίσετε το ποσοστό ιοντικού χαρακτήρα θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε την ακόλουθη εξίσωση:

Εδώ, μ_exp είναι η πειραματικά προσδιορισμένη διπολική ροπή, ενώ μ_ιονική είναι η διπολική ροπή εάν ο δεσμός ήταν τέλεια ιοντικός.

μ_exp προσδιορίζεται πειραματικά και μπορεί να βρεθεί σε πίνακες όπως αυτός στην Ενότητα Αναφοράς. μ_{ιοντικό} πρέπει να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:

Εδώ, το Q είναι το φορτίο (ή το φορτίο ενός ηλεκτρονίου) και το r είναι η απόσταση μεταξύ των δύο ατόμων. Αυτό πρέπει επίσης να προσδιοριστεί πειραματικά.

Τώρα, μπορείτε να υπολογίσετε τον επί τοις εκατό ιοντικό χαρακτήρα δεδομένης της πειραματικά προσδιορισμένης διπολικής ροπής και της διπολικής ροπής εάν ο δεσμός ήταν τέλεια ιοντικός.

Τι γίνεται με μια εκτίμηση του ποσοστού ιοντικού χαρακτήρα δεδομένης διαφοράς στην ηλεκτραρνητικότητα;

Εκτίμηση ποσοστού ιοντικού χαρακτήρα

Μετά την εύρεση του ποσοστού ιοντικού χαρακτήρα όπως φαίνεται παραπάνω, ο χημικός Linus Pauling βρήκε μια εμπειρική σχέση μεταξύ της διαφοράς ηλεκτραρνητικότητας και του ποσοστού ιοντικού χαρακτήρα. Αυτή η σχέση δεν είναι τέλεια, αλλά δίνει μια αξιοπρεπή εκτίμηση του ποσοστού ιοντικού χαρακτήρα.

Εδώ είναι η εξίσωση:

Εδώ, το Δx είναι η διαφορά σε ηλεκτραρνητικότητα μεταξύ των δύο στοιχείων. Για παράδειγμα, ρίξτε μια ματιά στο HCl. Η ηλεκτραρνητικότητα του Cs είναι 2,20, ενώ του Cl είναι 3,1. (Μπορείτε να το αναζητήσετε χρησιμοποιώντας τον περιοδικό πίνακα στην ενότητα πόρων.) Η διαφορά είναι επομένως περίπου 0,9. Μπορείτε να το συνδέσετε για Δx για να βρείτε το ποσοστό ιοντικού χαρακτήρα:

Η ολοκλήρωση του υπολογισμού σας δίνει:

Άρα ο ιονικός χαρακτήρας του ποσοστού είναι:

Έτσι, ο δεσμός μεταξύ του HCl έχει 20 τοις εκατό ιοντικό χαρακτήρα. Ο Πίνακας 5.4.1 στην πρώτη αναφορά μας λέει ότι το πραγματικό ποσοστό ιοντικού χαρακτήρα είναι 17,7 τοις εκατό, επομένως αυτή η εκτίμηση που βασίζεται στην εμπειρική σχέση σας δίνει μια καλή εκτίμηση ! Διαφορετικά, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την πειραματικά παρατηρούμενη διπολική ροπή για να υπολογίσετε το ποσοστό ιοντικού χαρακτήρα.