無機科学者のカジミェシュ・ファジャンは、1923 年にファジャンの法則を提案しました。この法則は、化学結合が共有結合かイオン結合かを予測するために使用されます。陽イオンと陰イオンの電荷とサイズがこれを決定します。
イオンは塩化ナトリウムで、正電荷が小さく (+1)、大きな陽イオンと小さな陰イオンがあります。ただし、大きな陰イオンと高い正電荷を持つヨウ化アルミニウムは共有結合です。次の要因は二極化を促進します:
陽イオンの小さなサイズと高い電荷
アームストロング Z+/r+ とイオンポテンシャル
(二極化する力)
陰イオンの分極率は、その巨大なサイズと高い電荷のために、その電子雲の変形可能性に関連しています。
原子価殻が不完全な電子配置。
希ガス構成のカチオン プロセスは、優れたシールドと少ない分極力を備えています。たとえば、Hg2+(r+=102pm) は Ca2+(r+=100pm) よりも極性が大きくなっています。
輸送される電子の数によって、イオン結合の電荷のサイズが決まります。たとえば、+3 の電荷を持つアルミニウム原子は、より大きな正電荷を持っています。アルミニウム陽イオンから電子を受け取った他のイオンの電子雲は、この正電荷に引き付けられます。
化学結合の種類
化学では、化学結合はイオン結合と共有結合の 2 種類に分けられます。イオン結合と共有結合は 2 つの極端な種類の結合であるという事実にもかかわらず、ほとんどの結合は完全な共有結合でも純粋なイオン結合でもありません。イオン結合は、ある原子から次の原子に電子を完全に移動させる結合です。 「共有結合」という用語は、電子が均等に共有される結合を意味します。その結果、自然界の結合は通常、両方のタイプの結合の特徴を持ち、一方の結合は特定の結合に対するより多くの特性を示します。
液体状態のイオン性化合物は、電気伝導性だけでなく、高い融点と沸点を持っています。これらの化学物質は、水などの極性溶媒や、四塩化炭素やベンゼンなどの非極性溶媒に溶けますが、その程度は限られています。ただし、一部のイオン性化合物は、溶融状態で非極性溶媒に完全に溶解し、溶融温度と電気伝導率が低くなる場合があります。
共有結合の特性の変化は、一部のイオン性化合物が共有結合性が低いことを明確に示しています。同様に、特定の共有結合分子は他の分子よりもイオン性が低くなります。アニオン分極の概念がこれらのデータを説明し、1923 年に Fajan の法則が確立されました。Fajan の法則のおかげで、化学結合の性質を決定できるようになりました。
ファジャンの法則とは
ファジャンの法則は、化学結合が共有結合またはイオン結合のどちらに変化するかを予測します。 1923 年に Kazimierz Fajans が最初に議論した部分的な共有結合特性を含むイオン結合はほとんどありません。彼は、X 線と結晶学を使用して、原子半径またはイオン半径などの属性を持つイオン結合または共有結合を予測することができました。
効果の違いを示すために、2 つの異なる例を使用できます。ヨウ化アルミニウムには、イオン性でありながら多くの共有結合性を持つリンクが存在します。アルミニウム結合は、All3 で +3 の電荷を取得します。それは、ヨウ素雲の中の電子の膨大な電荷を引き付けます。ヨウ素原子を見ると、かなり巨大であることがわかります。その結果、核電荷は外殻電子からほとんど絶縁されます。
この状況では、アルミニウム イオンの電荷がヨウ素の電子雲を引っ張って、ヨウ素の電子雲を引き寄せます。ヨウ化物電子雲としてアルミニウム原子の近くにある電子雲の負電荷は、アルミニウム陽イオンの正電荷を相殺します。共有結合の助けを借りて、イオン結合が形成されます。疑似不活性ガスのような構成を持つ陽イオンと比較すると、不活性ガスのような構成を持つ陽イオンは分極力が低くなります。
ファジャンの法則の前提条件は何ですか?
Fajan の法則は、イオン サイズ、電子配置、陽イオン電荷という 3 つの主要な要因または仮説に基づいています。以下は、これら 3 つの要因または仮説の詳細です。
陽イオンが小さく、陰イオンが大きいほど、イオン結合の共有結合性が大きくなります。
陽イオンの電荷:陽イオンの電荷が増加すると、イオン結合の共有結合特性が増加します。
電子配置:2 つの陽イオンが同じ電荷とサイズを持つ場合、(n-1)dn nso の電子配置を持つものは、ns2 の電子配置を持つものよりも大きな共有結合特性を持つことが知られています。 np6 は、アルカリ金属とアルカリ土類金属に見られる一般的な電子配置です。
陰イオンの分極に影響を与える要因は何ですか?
ファジャンの法則は分極の概念に基づいており、陰イオンの分極が上昇すると共有結合性が高まると主張しています。陽イオンの分極力と陰イオンの分極率は、陰イオンの分極の程度に影響を与える 2 つの基本要素です。次のセクションでは、これら 2 つの要素について詳しく説明します。
陽イオンが陰イオンを分極する能力は、その分極力として特徴付けられます。陽イオンの分極力は、電荷密度、陽イオンの電荷、および陽イオンのサイズが大きくなると増加し、陰イオンのサイズが大きくなると減少します。
陰イオンの分極率:陰イオンが分極する能力、または陰イオンが陽イオンの存在によってどれだけ容易に変形するかは、その分極率として特徴付けられます。陰イオンの分極率は、陰イオンのサイズと陰イオンの負電荷が増加するにつれて大きくなります。
結論
1923 年に Kazimierz Fajan によって開発された Fajans の規則は、化学の無機分野で化学結合が共有結合かイオン結合かを決定するために使用されます。これは、陽イオンの電荷と、陽イオンと陰イオンのそれぞれのサイズによって決まります。一連の化合物の中でどの化合物が最もイオン性が高いかを予測する必要がある場合、Fajan の法則を使用します。原子半径とイオン半径に基づいて、Kazimierz Fajans は X 線結晶構造解析を使用して、1923 年にイオン結合または共有結合を予測しました。
