Kemikal nga Pagbugkos ngan Electronegativity: Tikang ha Ginbabahin nga mga Parisan Paingod ha Ionic nga mga Lattice

Kay ano nga nahihimo an bugkos: enerhiya kontra kaharayo

An duha nga atomo han hydrogen nga harayo ha usa ha usa diri nag-iinteract. Samtang nagkakaharani hira, an kada electron ginbibitad han duha nga nucleus, ngan naubos an enerhiya. Kun mas harani pa, an duha nga nucleus makusog nga nagtutulakay ngan natataas an enerhiya. An bond length amo an kaharayo ha kahiladman hini nga energy well, 74 pm para ha H₂, ngan an kahiladman han well amo an bond energy, 436 kJ/mol para ha H–H ha OpenStax Chemistry 2e Table 7.2.

An kada bugkos usa nga balanse han pagbitad ngan pagtulak, salit an pagbungkag hin bugkos kanunay nagkikinahanglan hin enerhiya ngan an paghimo hin usa kanunay nagpapagawas hini. An reaksyon exothermic kun an mga bugkos nga nahimo mas makusog ha kabug-osan kay ha mga bugkos nga nabungkag.

Electronegativity ngan an iskala tikang covalent paingod ionic

An electronegativity nagsusukod kun gaano kakusog an pagbitad han atomo ha ginbabahin nga mga electron ha bugkos. An iskala ni Pauling amo an pinakakasagaran. Usa ini nga dimensionless ngan gin-kuwenta nga numero, diri ginsukod nga kinaiya. Ha OpenStax Figure 7.6, an fluorine an pinakataas ha 4.0, sinusundan han oxygen ha 3.5 ngan han nitrogen ngan chlorine ha 3.0, ngan an mga metal han group 1 an pinakaubos, sugad han sodium ha 0.9. Natataas an mga bili tabok ha period ngan naubos paubos ha group.

An kalainan nga ΔEN tali han duha nga nakabugkos nga atomo naghahatag hin tinatayang klase han bugkos. Ginagamit han OpenStax ini nga mga giya nga utlanan: ubos han 0.4, nonpolar covalent; 0.4 tubtob 1.8, polar covalent; labaw han 1.8, ionic. An mas electronegative nga atomo an may dara han partial nga negatibo nga karga, δ−.

An mga utlanan mga giya nga may tinuod nga mga eksepsyon. An HF may ΔEN = 1.9 kundi covalent nga molekula, ngan an SiF₄, nga may ΔEN = 2.2 para ha kada Si–F nga bugkos, usa nga molekular nga gas. Gamita an ΔEN basi ikumpara an mga bugkos, diri basi siguro nga i-klasipika an compound.

Halimbawa nga gin-solbar: pag-ranggo han unom nga bugkos sumala ha polaridad

I-ranggo an B–H, C–Br, N–O, P–Cl, Al–Cl ngan K–Br tikang ha pinakagutiay paingod ha pinaka-polar, gamit an mas daan nga mga bili ni Pauling ha OpenStax Figure 7.6: H 2.1, B 2.0, C 2.5, N 3.0, O 3.5, Al 1.5, P 2.1, Cl 3.0, Br 2.8 ngan K 0.8.

An mga kalainan amo an B–H 0.1, C–Br 0.3, N–O 0.5, P–Cl 0.9, Al–Cl 1.5 ngan K–Br 2.0, nga amo an ranggo. Duha nga resulta an nakakatingala ha damo nga estudyante. Ha B–H, an hydrogen an negatibo nga tumoy, tungod kay an boron mas gutiay an electronegativity kay ha hydrogen. Ngan an K–Br nahulog ha ionic nga range, nga nauyon ha potassium bromide nga usa nga ionic nga solido, samtang an Al–Cl aada harani ha ibabaw han polar covalent nga range; an aluminum chloride ginhuhulagway nga ionic ha pira nga phase ngan molekular ha iba.

Mga dipole moment ngan porsyento han ionic nga kinaiya

An polar nga bugkos may dipole moment nga μ = Qr, an kadako han nabulag nga karga pinaktuo han kaharayo tali han mga karga. An mga dipole moment kasagaran ginhahatag ha mga debye: 1 D = 3.336 × 10⁻³⁰ C·m. Kun an bug-os nga karga han electron, 1.602 × 10⁻¹⁹ C, igbalhin tabok ha 1 Å, an dipole moment magigin 4.803 D. An pagkumpara han ginsukod nga μ hini nga bug-os nga ionic nga bili naghahatag hin tinatayang porsyento han ionic nga kinaiya, (μ ginsukod / μ bug-os nga ionic) × 100.

Halimbawa nga gin-solbar 1. An NIST Chemistry WebBook naglilista, para ha gas-phase nga H³⁵Cl, hin μ = 1.1085 D ngan equilibrium nga bond length nga 1.27455 Å. An bug-os nga ionic nga H⁺Cl⁻ hito nga kaharayo magkakaada μ = 4.803 D/Å × 1.27455 Å = 6.122 D. An porsyento han ionic nga kinaiya 1.1085/6.122 × 100 = 18.1%. Para ha HF, nga may mga bili ha WebBook nga μ = 1.82618 D ngan r = 0.91680 Å, an bug-os nga ionic nga bili 4.404 D ngan an ionic nga kinaiya 41.5%.

An ranggo nauyon ha ΔEN (0.9 para ha HCl, 1.9 para ha HF), kundi an mga numero nagpapakita kun gaano kaharayo bisan an dako nga ΔEN tikang ha bug-os nga pagbalhin han karga. An HF mas harani ha covalent nga tumoy kay ha ginsusugyot han ΔEN hini la.

Lattice energy ngan an balaod ni Coulomb

An ionic nga solido ginkakapotan han pagbitad tali han kada cation ngan kada anion ha kristal. An lattice energy hini amo an enerhiya nga kinahanglan basi bulagon an usa nga mole han solido ngadto ha gaseous nga mga ion. Gin-depina ito han OpenStax nga positibo, kundi an pira nga libro naggagamit han baliskad nga proseso ngan naghahatag hin negatibo nga mga bili, salit susiha anay an konbensyon han timaan.

Sumala ha balaod ni Coulomb, nadako an pagbitad upod an produkto han mga karga han ion ngan naubos samtang nadako an kaharayo tali han mga ion. An karga kasagaran an nangunguna. An OpenStax Section 7.5 naglilista han LiF ha 1023 kJ/mol ngan han MgO, nga an mga ion may karga nga 2+ ngan 2−, ha 3900 kJ/mol, hapit upat ka beses nga mas dako. Sunod nga mahinungdanon an kadako: an MgF₂ 2957 kJ/mol ngan an MgI₂ 2327 kJ/mol, tungod kay an mas dako nga iodide ion nagtitipig han mga karga nga mas harayo.

Halimbawa nga gin-solbar: Born–Haber nga siklo para ha sodium chloride

An mga lattice energy diri direkta nga masusukod, salit ginpapangita ini pinaagi hin siklo han balaod ni Hess. Tukura an NaCl(s) tikang ha mga elemento hini pinaagi hin diri direkta nga ruta nga an ngatanan nga lakang masusukod, unya kinahanglan nga ito nga ruta maghatag han pariho nga kabug-osan sugad han direkta nga reaksyon han pormasyon.

Halimbawa nga gin-solbar 2. Gamita ini nga mga lakang. I-sublime an sodium, Na(s) → Na(g): +107.5 kJ/mol, an ΔH°f han Na(g) tikang ha OpenStax Appendix G. Paghimo hin mga atomo han chlorine, ½ Cl₂(g) → Cl(g): +121.3 kJ/mol, an ΔH°f han Cl(g). I-ionize an sodium, Na(g) → Na⁺(g) + e⁻: +495.8 kJ/mol, tikang ha bili han NIST nga 5.1391 eV. Dugangi hin electron an chlorine, Cl(g) + e⁻ → Cl⁻(g): −348.6 kJ/mol, tikang ha electron affinity nga 3.6131 eV ha NIST Chemistry WebBook. Ha katapusan, an Na⁺(g) + Cl⁻(g) → NaCl(s) nagpapagawas han lattice energy, U.

An kabug-osan nga reaksyon amo an Na(s) + ½ Cl₂(g) → NaCl(s), nga may ΔH°f = −411.2 kJ/mol. Salit 107.5 + 121.3 + 495.8 − 348.6 − U = −411.2, nga naghahatag hin U = 787.2 kJ/mol. Tan-awa nga an ionization nagkikinahanglan hin mas damo nga enerhiya kay ha ginbabalik han electron affinity. Kun waray an dako nga lattice energy, an paghimo han NaCl tikang ha mga elemento hini diri magigin exothermic. An ginpublikar nga mga lattice energy para ha NaCl nagkakaiba hin pira nga porsyento sumala ha datos ngan pamaagi nga gingamit (an OpenStax nag-cite hin 769 kJ), salit ikumpara an mga uso imbes nga an katapusan nga mga digit.

Pagtantya han enthalpy han reaksyon tikang ha mga bond energy

Para ha mga reaksyon ha gas phase, puyde mo tantyahon an ΔH pinaagi ha pag-ihap han mga bugkos: ΔH ≈ Σ(mga enerhiya han nabungkag nga mga bugkos) − Σ(mga enerhiya han nahimo nga mga bugkos). An mga bond energy ha table mga average tikang ha damo nga molekula, salit an resulta pagtantya la ngan puyde masayop hin pira ka napulo nga kilojoule kumpara ha bili tikang ha mga enthalpy han pormasyon.

Halimbawa nga gin-solbar 3. Tantyaha an ΔH para ha C₂H₄(g) + H₂(g) → C₂H₆(g). An upat nga C–H nga bugkos han ethylene nagpapabilin, salit ayaw na hira tagda. Nabungkag: usa nga C=C (611 kJ/mol) ngan usa nga H–H (436 kJ/mol), 1047 kJ ha kabug-osan. Nahimo: usa nga C–C (345 kJ/mol) ngan duha nga bag-o nga C–H (2 × 415 kJ/mol), 1175 kJ ha kabug-osan. ΔH ≈ 1047 − 1175 = −128 kJ. An bili tikang ha enthalpy han pormasyon, tikang ha Appendix G, −84.0 − 52.4 = −136.4 kJ. An pagtantya husto an timaan ngan aada ha sulod han mga 6%.

Mga sayop nga pagsabot ha pagbugkos nga angay likayan

Kadam-an han mga sayop tikang ha pagtrato han tinatayang mga giya sugad nga eksakto nga mga lagda o ha pagsagol han mga konbensyon han timaan. Ini an pinakakasagaran.

• Pagtrato han ΔEN = 1.8 sugad nga matarom nga linya tali han covalent ngan ionic. Padayon an iskala, ngan an mga compound sugad han HF ngan SiF₄ nalapas ha lagda.
• Pagsamok han electronegativity ngan electron affinity. An electron affinity usa nga ginsukod nga enerhiya para ha gaseous nga atomo; an electronegativity naghuhulagway hin atomo ha bugkos.
• Pagdahom nga an mas electronegative nga atomo kanunay an nonmetal nga imo gindadahom. Susiha an table: ha B–H ngan Si–H nga mga bugkos, an hydrogen an negatibo nga tumoy.
• Pagbaliskad han pormula han bond energy. Mga bugkos nga nabungkag minus mga bugkos nga nahimo ini, an kabaliktaran nga han-ay han pormula han enthalpy han pormasyon.
• Pagsagol han mga konbensyon han timaan han lattice energy ha sulod han usa nga Born–Haber nga siklo.
• Pag-ihap han double bond sugad nga duha nga single bond. An C=C nga bugkos (611 kJ/mol) mas huyang kay ha duha nga C–C nga bugkos (690 kJ/mol).