イオン結合と共有結合は、化学結合の 2 つの極端なタイプです。ただし、実際にはすべての結合は中間であり、これはイオンの形状を分極 (または変形) することで説明できます。ほとんどの金属と非金属のペアリングはイオン化合物の特徴を示しますが、アニオンの最も外側の電子がカチオンに強く引き付けられ、結合がかなりの程度の共有結合を発達させる場合に発生するいくつかの例外があります。つまり、陰イオンの電子密度は陽イオンに向かって曲がっています。
分極は、理想的な陰イオンの球形からのずれとして定義されます。分極可能な原子またはイオンには、同様のエネルギーを持つ軌道があります。大きくて重い原子とイオンは、より分極しやすい傾向があります。電場によって変形される原子の能力 (隣接するイオンの能力など) は、分極率と呼ばれます。満たされていない原子軌道が最高エネルギーの満たされた軌道の近くにある場合、原子またはイオン (最も一般的には陰イオン) は、その電子分布を容易に変更できるため、高度に分極可能です。
ファジャンの法則
化学者である Kasimir Fajans は、情報を要約するために次の原則を考案しました:
イオン分極を促進し、共有結合を増加させる要因には次のものがあります:
1.陽イオンが小さく、正電荷が高い場合、分極が大きくなります。
2.陰イオンが大きく、負の電荷を持っている場合、分極しやすくなります。
3.共有結合は、大きな電荷がより多くの分極を引き起こすため、いずれかのイオンまたは両方のイオンの大きな電荷によって支持されます.
4.希ガス構成を持たない陽イオンは分極を促進します。
一方のイオンが他方に及ぼす影響によって、A+ と B– の間の結合の種類が決まります。陽イオンは核を反発しながら陰イオンの電子を引き付け、陰イオンを変形または分極させます。マイナスイオンはプラスイオンも分極します。それでも、通常、陰イオンは大きく、陽イオンは小さいため、小さなイオンに対する大きなイオンの影響はそれほど明白ではありません。
分極の程度が小さい場合でも、結合は依然として主にイオン性です。分極が高い場合、電子は陰イオンから陽イオンに流れ、2 つの原子核間の電子の濃度が高くなり、高度の共有結合が形成されます。
ファジャンのルールの例
例 1:F– イオンと I– イオンのどちらがより分極しやすいでしょうか?
答え: 分極可能な陰イオンは大きく、強く荷電していることが多いという事実は、私たちの利点として利用できます。 F– イオンは、単一荷電の小さな粒子です。 I– イオンは陽子と同じ電荷を持ちますが、陽子よりもはるかに大きくなります。その結果、I- イオンは分極可能である可能性が高くなります。
例 2:酸化ナトリウムと硫化ナトリウムを酸化銅と硫化銅 (I) と比較します。これらの陽イオンは同じような半径を持っていますが、酸化ナトリウムと硫化ナトリウムは従来のイオン化合物のように水と反応しますが、酸化銅 (I) と硫化銅 (I) はほとんど水に溶けません。説明してください。
答え: Fajans の規則により、非希ガス配置の陽イオンは、共有結合の傾向が高くなります。ポーリングの電気陰性度の概念によれば、酸化ナトリウムの電気陰性度の差が 2.5 であることは、大部分がイオン結合であることを示しています。対照的に、酸化銅 (I) の 1.5 の差は、結合に対する固体の共有成分を示しています。
例 3:KCl は AgCl よりも高い融点を持ちますが、Ag+ の結晶半径はと K+ イオンはほぼ同じです。説明してください。
答え: 2つの化合物の融点が似ている場合、融点が低い方がイオン性が低いと考えられます。この例ではどちらも塩化物であるため、陰イオンは同じままです。陽イオンが決め手です。 (陰イオンが異なる場合、答えは陰イオンの変化に影響される可能性があります。) この場合、陽イオンの電子配置は大きく異なります。 4d10、K+=[Ar] および Ag+ =[Kr]。これには、希ガス コアと疑似希ガス コアを比較する必要があり、疑似希ガスの方が偏極しています。
例 4:金属ハロゲン化物の中で、理論的に最もイオン性および共有結合性が高い化合物はどれですか?
答え: 技術的には、最小の金属イオンと最大の陰イオンが最も共有結合性が高いはずです。その結果、LiI は共有結合の値が最も高くなります。最もイオン性の高い陽イオンと陰イオンは、最大かつ最小でなければなりません。その結果、CsF は最もイオン性の高い化合物になるはずです。
例 5:次の項目を共有性の昇順に並べ替えます:
• フッ化ナトリウム (NaF)、塩化ナトリウム (NaCl)、臭化ナトリウム (NaBr)、ヨウ化ナトリウム
• LiF、NaF、KF、RbF、CsF
答え:
1.陽イオンは同じなので、陰イオンを比較します。陰イオンのサイズが大きいほど、共有結合性が高くなります。したがって、共有結合の昇順は次のとおりです。 NaF 2.どちらの場合も陰イオンは同じであるため、比較は陽イオン間で行われます。カチオンが小さいほど、共有結合性が高くなります。その結果、注文は次のようになります:CsF この記事では、ファジャンの法則の例を説明します。 Fajans の法則に含まれる特定の要因に基づいて、結合の性質に基づいて多くの化合物を区別することができます。化合物が完全に 100% イオン性または共有結合であることは決してありません。この規則は、化合物が主にイオン性か共有結合性かを識別するのに役立ちます。結論
