Κράτος ο κανόνας του Fajan

Ο ανόργανος επιστήμονας Kazimierz Fajan πρότεινε τον κανόνα των Fajans το 1923, ο οποίος χρησιμοποιείται για να προβλέψει εάν ένας χημικός δεσμός θα ήταν ομοιοπολικός ή ιοντικός. Το φορτίο και το μέγεθος των κατιόντων και των ανιόντων καθορίζουν αυτό.

Το ιονικό είναι χλωριούχο νάτριο, το οποίο έχει χαμηλό θετικό φορτίο (+1), μεγάλο κατιόν και μικροσκοπικό ανιόν. Ωστόσο, το ιωδιούχο αλουμίνιο με μεγάλο ανιόν και υψηλό θετικό φορτίο είναι ομοιοπολικό. Οι ακόλουθοι παράγοντες θα ενισχύσουν την πόλωση:

Το μικρό μέγεθος και η υψηλή φόρτιση του κατιόντος

Armstrong Z+/r+ και ιοντικό δυναμικό

(ισχύς για πόλωση)

Η ικανότητα πόλωσης ενός ανιόντος συνδέεται με την παραμόρφωση του νέφους ηλεκτρονίων του λόγω του τεράστιου μεγέθους και του υψηλού φορτίου του.

Μια διαμόρφωση ηλεκτρονίων με ατελές κέλυφος σθένους.

Η διεργασία κατιόντων με διαμόρφωση ευγενούς αερίου έχει ανώτερη θωράκιση και λιγότερη ισχύ πόλωσης. Το Hg2+(r+=102pm) είναι πιο πολωτικό από το Ca2+(r+=100pm), για παράδειγμα.

Ο αριθμός των ηλεκτρονίων που μεταφέρονται καθορίζει το μέγεθος του φορτίου σε μια ιοντική σύνδεση. Ένα άτομο αλουμινίου με φορτίο +3, για παράδειγμα, έχει μεγαλύτερο θετικό φορτίο. Το νέφος ηλεκτρονίων του άλλου ιόντος, το οποίο έχει δεχτεί τα ηλεκτρόνια από το θετικό ιόν αλουμινίου, έλκεται στη συνέχεια από αυτό το θετικό φορτίο.

Τύποι χημικών δεσμών

Στη χημεία, οι χημικοί δεσμοί χωρίζονται σε δύο τύπους:ιοντικούς και ομοιοπολικούς δεσμούς. Παρά το γεγονός ότι οι ιοντικοί και οι ομοιοπολικοί δεσμοί είναι δύο ακραία είδη δεσμών, οι περισσότεροι δεσμοί δεν είναι ούτε εξ ολοκλήρου ομοιοπολικοί ούτε αμιγώς ιοντικοί. Ιωνικοί δεσμοί είναι εκείνοι που μεταφέρουν εξ ολοκλήρου ηλεκτρόνια από το ένα άτομο στο άλλο. Ο όρος «ομοιοπολικός δεσμός» αναφέρεται σε δεσμούς στους οποίους τα ηλεκτρόνια μοιράζονται εξίσου. Ως αποτέλεσμα, οι δεσμοί στη φύση έχουν χαρακτηριστικά γνωρίσματα και των δύο τύπων δεσμών, με έναν δεσμό να υποδηλώνει περισσότερα από τα χαρακτηριστικά του σε έναν συγκεκριμένο δεσμό.

Σε υγρή κατάσταση, οι ιοντικές ενώσεις έχουν υψηλές θερμοκρασίες τήξης και βρασμού, καθώς και ηλεκτρική αγωγιμότητα. Αυτές οι χημικές ουσίες είναι διαλυτές σε πολικούς διαλύτες όπως το νερό και μη πολικούς διαλύτες όπως ο τετραχλωράνθρακας και το βενζόλιο, αλλά μόνο σε περιορισμένο βαθμό. Ορισμένες ιοντικές ενώσεις, ωστόσο, είναι αρκετά διαλυτές σε μη πολικούς διαλύτες στην τετηγμένη τους κατάσταση και μπορεί να έχουν χαμηλότερες θερμοκρασίες τήξης και ηλεκτρική αγωγιμότητα.

Η αλλαγή στις ιδιότητες των ομοιοπολικών δεσμών δείχνει ξεκάθαρα ότι ορισμένες ιοντικές ενώσεις μπορεί να έχουν λιγότερο ομοιοπολικό χαρακτήρα. Με τον ίδιο τρόπο, ορισμένα ομοιοπολικά μόρια είναι λιγότερο ιοντικά από άλλα. Η έννοια της πόλωσης ανιόντων εξήγησε αυτά τα δεδομένα, οδηγώντας στην καθιέρωση του κανόνα του Fajan το 1923. Η φύση του χημικού δεσμού μπορούσε τώρα να προσδιοριστεί χάρη στον κανόνα του Fajan.

Τι είναι ο νόμος του Fajans;

Ο νόμος των Fajans προβλέπει εάν ένας χημικός δεσμός θα αλλάξει σε ομοιοπολικό ή ιοντικό. Λίγοι ιονικοί δεσμοί περιέχουν εν μέρει ομοιοπολικές ιδιότητες, τις οποίες ο Kazimierz Fajans συζήτησε για πρώτη φορά το 1923. Μπόρεσε να προβλέψει τον ιοντικό ή ομοιοπολικό δεσμό με ιδιότητες όπως η ατομική ή η ιοντική ακτίνα χρησιμοποιώντας ακτίνες Χ και κρυσταλλογραφία.

Μπορούν να χρησιμοποιηθούν δύο διαφορετικά παραδείγματα για την επίδειξη της παραλλαγής του εφέ. Ένας σύνδεσμος που είναι ιοντικός αλλά έχει πολύ ομοιοπολική φύση υπάρχει στο ιωδιούχο αλουμίνιο. Η συγκόλληση αλουμινίου αποκτά φορτίο +3 σε All3. Προσελκύει το τεράστιο φορτίο των ηλεκτρονίων στο νέφος ιωδίου. Όταν κοιτάμε το άτομο ιωδίου, μπορούμε να δούμε ότι είναι αρκετά τεράστιο. Ως αποτέλεσμα, το πυρηνικό φορτίο είναι ως επί το πλείστον μονωμένο από τα ηλεκτρόνια του εξωτερικού κελύφους.

Σε αυτήν την κατάσταση, το φορτίο ιόντων αλουμινίου θα τραβήξει τα νέφη ηλεκτρονίων ιωδίου, φέρνοντάς τα πιο κοντά στον εαυτό του. Το αρνητικό φορτίο του νέφους ηλεκτρονίων, το οποίο βρίσκεται κοντά στο άτομο του αλουμινίου όπως τα νέφη ηλεκτρονίων ιωδιούχου, ακυρώνει το θετικό φορτίο του κατιόντος αλουμινίου. Με τη βοήθεια ενός ομοιοπολικού χαρακτήρα, σχηματίζεται ένας ιοντικός δεσμός. Σε σύγκριση με ένα κατιόν με διαμόρφωση ψευδοαδρανούς αερίου, ένα κατιόν με διαμόρφωση παρόμοια με το αδρανές αέριο έχει λιγότερη πολωτική ισχύ.

Ποια είναι τα αξιώματα του Κανόνα του Fajan;

Ο κανόνας του Fajan βασίζεται σε τρεις κύριους παράγοντες ή αξιώματα:μέγεθος ιόντων, ηλεκτρονική διαμόρφωση και φορτίο κατιόντων. Ακολουθούν οι ιδιαιτερότητες αυτών των τριών παραγόντων ή αξιωμάτων:

Όσο μικρότερο είναι το κατιόν και όσο μεγαλύτερο το ανιόν, τόσο μεγαλύτερος είναι ο ομοιοπολικός χαρακτήρας του ιοντικού δεσμού.

Το φορτίο του κατιόντος:όταν το φορτίο του κατιόντος αυξάνεται, η ομοιοπολική ιδιότητα ενός ιοντικού δεσμού αυξάνεται.

Ηλεκτρονική διαμόρφωση:Εάν δύο κατιόντα έχουν το ίδιο φορτίο και μέγεθος, αυτά με ηλεκτρονική διαμόρφωση (n-1)dn nso είναι γνωστό ότι έχουν μεγαλύτερο ομοιοπολικό χαρακτήρα από εκείνα με ηλεκτρονική διαμόρφωση ns2 np6, η οποία είναι μια κοινή ηλεκτρονική διαμόρφωση που παρατηρείται στα μέταλλα των αλκαλίων και στα μέταλλα των αλκαλικών γαιών.

Ποιοι είναι οι παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν την πόλωση του ανιόντος;

Ο κανόνας του Fajan βασίζεται στην έννοια της πόλωσης, η οποία ισχυρίζεται ότι καθώς αυξάνεται η πόλωση ενός ανιόντος, αυξάνεται η ομοιοπολική του φύση. Η πολωτική ισχύς του κατιόντος και η ικανότητα πόλωσης του ανιόντος είναι τα δύο βασικά στοιχεία που επηρεάζουν την έκταση της πόλωσης ενός ανιόντος. Οι επόμενες ενότητες εξετάζουν αυτούς τους δύο παράγοντες σε μεγαλύτερο βάθος:

Η ικανότητα ενός κατιόντος να πολώνει ένα ανιόν χαρακτηρίζεται ως η πολωτική του δύναμη. Η πολωτική ισχύς ενός κατιόντος αυξάνεται με την αύξηση της πυκνότητας φορτίου, του φορτίου στο κατιόν και του μεγέθους των κατιόντων, ενώ μειώνεται με την αύξηση του μεγέθους των ανιόντων.

Η πολωσιμότητα ενός ανιόντος:Η ικανότητα ενός ανιόντος να υφίσταται πόλωση ή πόσο εύκολα ένα ανιόν υφίσταται παραμόρφωση λόγω της παρουσίας ενός κατιόντος, χαρακτηρίζεται ως η πόλωσή του. Η ικανότητα πόλωσης ενός ανιόντος αυξάνεται καθώς αυξάνεται το μέγεθος του ανιόντος και το αρνητικό φορτίο στο ανιόν.

Συμπέρασμα

Ο κανόνας του Fajans, που αναπτύχθηκε από τον Kazimierz Fajan το 1923, χρησιμοποιείται στον ανόργανο κλάδο της χημείας για να καθοριστεί εάν μια χημική σύνδεση θα είναι ομοιοπολική ή ιοντική. Καθορίζεται από το φορτίο του κατιόντος και τα αντίστοιχα μεγέθη κατιόντων και ανιόντων. Όταν πρέπει να προβλέψουμε ποια ένωση είναι η πιο ιοντική από ένα σύνολο ενώσεων, χρησιμοποιούμε τον κανόνα του Fajan. Με βάση την ατομική και ιοντική ακτίνα, ο Kazimierz Fajans χρησιμοποίησε κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ για να προβλέψει τον ιοντικό ή ομοιοπολικό δεσμό το 1923.