Αξιώματα του κανόνα των Fajans

Ο κανόνας του Fajans χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της φύσης του ιοντικού ή του ομοιοπολικού δεσμού. Αυτό εξαρτάται από τα σχετικά μεγέθη των ανιόντων και κατιόντων και το φορτίο των κατιόντων.

Ο κανόνας του Fajans μπορεί να συνοψιστεί ως εξής:

Ομοιοπολικός χαρακτήρας ιοντικού χαρακτήρα

Μεγάλο κατιόν  ~ Μικρό κατιόν 

Μικρό ανιόν  ~ Μεγάλο ανιόν

Μικρή χρέωση  ~ Μεγάλη χρέωση 

Έχει παρατηρηθεί ότι μερικές φορές οι ιοντικοί δεσμοί εμφανίζουν ορισμένα χαρακτηριστικά ενός ομοιοπολικού δεσμού και μερικές φορές οι ομοιοπολικοί δεσμοί εμφανίζουν επίσης ορισμένα χαρακτηριστικά ενός ιοντικού δεσμού.

Ο κανόνας του Fajans συνδέεται με τα ομοιοπολικά χαρακτηριστικά στους ιοντικούς δεσμούς ή τις ιοντικές ενώσεις. Πειραματικά, έχει παρατηρηθεί ότι οι πολικοί ομοιοπολικοί δεσμοί είναι πιο σταθεροί από τους καθαρούς ομοιοπολικούς δεσμούς ή τους καθαρούς ιοντικούς δεσμούς. Όσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός ιοντικής πόλωσης, τόσο μεγαλύτερη είναι η σταθερότητα των πολικών ομοιοπολικών δεσμών.

Η έκταση της πόλωσης εξαρτάται από την πολωτική ισχύ του κατιόντος και την πολικότητα του ανιόντος. Οι κανόνες σχετικά με την πόλωση είναι γνωστοί ως κανόνας του Fajans.

Αξιώσεις του κανόνα των Fajans με παραδείγματα

Ο Fajan έχει δώσει κάποια αξιώματα ή προϋποθέσεις για να εξηγήσει τη σταδιακή αύξηση των ομοιοπολικών χαρακτήρων σε έναν ιοντικό δεσμό ή μια ιοντική ένωση. Τα κύρια αξιώματα που έδωσε ο Fajan είναι τα εξής:

Θεσμός I:Μέγεθος των κατιόντων

Όσο μικρότερο είναι το μέγεθος του κατιόντος, τόσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη πόλωσης. Αυτό συμβαίνει επειδή προκαλούν πόλωση των νεφών ηλεκτρονίου φορτίου ενός ανιόντος. Επομένως, με τη μείωση του μεγέθους του κατιόντος, ο ομοιοπολικός χαρακτήρας αυξάνεται για ένα συγκεκριμένο ανιόν των σχετικών ενώσεων.

Για παράδειγμα, στα στοιχεία αλκαλικών μετάλλων της ομάδας 2, το κατιονικό μέγεθος αυξάνεται σταδιακά ενώ πηγαίνει από πάνω προς τα κάτω. Ως εκ τούτου, ο ομοιοπολικός χαρακτήρας αυτών των μετάλλων μειώνεται όταν μετακινούνται από πάνω προς τα κάτω.

Υπόθεση II:Το μέγεθος των ανιόντων

Ο ομοιοπολικός χαρακτήρας μιας ιοντικής ένωσης εξαρτάται άμεσα από το μέγεθος του ανιόντος. Τα ανιόντα μεγαλύτερου μεγέθους έχουν υψηλή ικανότητα πόλωσης, επομένως ένα κατιόν μπορεί εύκολα να παραμορφώσει το νέφος φορτίου ηλεκτρονίων του. Επομένως, με την αύξηση του μεγέθους του ανιόντος, ο ομοιοπολικός χαρακτήρας αυξάνεται επίσης στη σχετική ένωση.

Για παράδειγμα, ενώ παρατηρούμε τα στοιχεία από πάνω προς τα κάτω στις ομάδες, το μέγεθος των ιόντων αλογονιδίου αυξάνεται σταδιακά. Ως εκ τούτου, ενώ έρχεται από πάνω προς τα κάτω, ο ομοιοπολικός χαρακτήρας των αλογονιδίων των αλογόνων αυξάνεται επίσης. Τα ομοιοπολικά χαρακτηριστικά των διαφορετικών αλογονιδίων του ασβεστίου αυξάνονται από φθόριο (F-) σε ιώδιο (I-).

Υπόθεση III:Φόρτιση κατιόντος ή ανιόντος ή και των δύο

Με την ενίσχυση της έκτασης φορτίου σε ένα κατιόν ή ένα ανιόν, βελτιώνεται και ο βαθμός πόλωσης. Έτσι, ο βαθμός πόλωσης του ανιόντος από ένα κατιόν ενισχύεται με την αύξηση της έκτασης φορτίου σε ένα κατιόν ή ένα ανιόν ή και στα δύο.

Οι ηλεκτροστατικές δυνάμεις που προκαλούν την πόλωση αυξάνονται με την αύξηση των φορτίων στα κατιόντα ή τα ανιόντα. Με μια αύξηση στο φορτίο σε ανιόντα ή κατιόντα, τα ομοιοπολικά χαρακτηριστικά της σχετικής ένωσης αυξάνονται.

Για παράδειγμα, το AlCl3 δείχνει πολύ περισσότερους ομοιοπολικούς χαρακτήρες από το MgCl2. Το MgCl2 είναι επίσης πιο ομοιοπολικό από το NaCl.

Θεσμός IV:Ο αριθμός των ηλεκτρονίων στο εξώτατο αδρανές κέλυφος των κατιόντων –

Έχει παρατηρηθεί ότι τα κατιόντα με διαμόρφωση ψευδοαδρανούς αερίου [ ns2 p6 d10 ] ή με διάταξη αδρανούς ζεύγους [ (n-1) d10 ns2 ] έχουν υψηλότερη πολωτική ισχύ, ενώ τα κατιόντα με διαμόρφωση ευγενούς αερίου [ns² np6 ] έχουν χαμηλότερη πολωτική ισχύ.

Αυτό οφείλεται στο μεγαλύτερο αποτελεσματικό πυρηνικό φορτίο (χαμηλότερη επίδραση θωράκισης του f-τροχιακού) στην περίπτωση διαμόρφωσης ψευδοαδρανούς αερίου ή διαμόρφωσης αδρανούς ζεύγους και του μικρότερου ενεργού πυρηνικού φορτίου στην περίπτωση διαμόρφωσης ευγενών αερίων.

Για παράδειγμα, οι χλωριούχες ενώσεις Cu (χαλκός), Ag (αργυρός) και Au (χρυσός) [με ηλεκτρονική διαμόρφωση ns2 p6 d10 ] είναι πιο ομοιοπολικές από τις ενώσεις χλωρίου του Na (νάτριο), K (κάλιο) [ με ηλεκτρονική διαμόρφωση του ns² np6 ].

Υπόθεση V:Η διηλεκτρική σταθερά του μέσου

Σε ένα πολικό μέσο, ​​η τιμή της διηλεκτρικής σταθεράς αυτού του μέσου είναι υψηλή. Έτσι, λόγω της διηλεκτρικής σταθεράς υψηλής τιμής σε ένα πολικό μέσο, ​​η πόλωση δεν συμβαίνει. Αλλά, εάν το μέσο είναι μη πολικό, τότε η πόλωση μπορεί να συμβεί με ευκολία λόγω της χαμηλότερης τιμής της διηλεκτρικής σταθεράς. Επομένως, ο ομοιοπολικός χαρακτήρας μιας ιοντικής ένωσης αυξάνεται εάν το μέσο είναι μη πολικό.

Συμπέρασμα 

Ο Fajan έχει δώσει ορισμένους κανόνες σχετικά με την παρουσία των ομοιοπολικών χαρακτήρων στους ιοντικούς δεσμούς ή ιοντικές ενώσεις. Αυτοί είναι γνωστοί ως κανόνες του Fajans. Έχει επίσης δώσει κάποια αξιώματα όπως η επίδραση του μεγέθους του κατιόντος ή του ανιόντος στους ομοιοπολικούς χαρακτήρες κ.λπ. Όσο μεγαλύτερη είναι η πολωτική ισχύς μιας ένωσης, τόσο μεγαλύτερη είναι η αύξηση του ομοιοπολικού χαρακτήρα σε αυτήν την ιοντική ένωση. Ο ομοιοπολικός χαρακτήρας μιας ιοντικής ένωσης εξαρτάται επίσης από τη διηλεκτρική σταθερά του μέσου ως μη πολικού μέσου, ο ομοιοπολικός χαρακτήρας της ιοντικής ένωσης αυξάνεται.