Bindungspolarität, Dipolmoment und prozentualer Ionencharakter

Die Art der chemischen Bindungen, ob es sich um unpolare kovalente, polare kovalente oder ionische Bindungen handelt, wird weitgehend durch den Unterschied in der Elektronegativität zwischen den bindenden Atomen und ihrer Bindungslänge bestimmt. Bei Brom ist die Bindung zwischen den beiden Bromatomen unpolar, da der Unterschied in der Elektronegativität zwischen ihnen gleich Null ist. In Bromwasserstoff ist die Bindung polar kovalent, da das elektronegativere Brom die Elektronendichte von dem weniger elektronegativen Wasserstoffatom wegzieht.

In Kaliumbromid ist die Bindung ionisch, da die Elektronegativitätsdifferenz größer ist, was zu einem vollständigen Elektronentransfer von Kalium zu Bromid führt. Wenn zwei gleich große, aber entgegengesetzt geladene Teilchen durch einen Abstand voneinander getrennt werden, entsteht ein Dipol. Das quantitative Maß für den Dipol wird als Dipolmoment bezeichnet, das durch den Buchstaben μ repräsentiert wird, der das Produkt aus der Größe der Ladungen Q, angegeben in Coulomb, und dem Abstand zwischen den Ladungen r, angegeben in Metern, ist.

Das Dipolmoment wird in Debye-Einheiten angegeben, wobei ein Debye 3, 34 x 10^30 Coulomb*meter entspricht. Ob eine Verbindung polar kovalent oder ionisch ist, kann durch Berechnung des prozentualen Ionencharakters bestimmt werden, der das Verhältnis des gemessenen Dipolmoments einer Bindung zu dem Dipolmoment mit der Annahme eines vollständigen Elektronentransfers ist. Bindungen mit mehr als 50%ionischem Charakter gelten als ionisch.

Betrachten Sie Fluorwasserstoff, bei dem die Wasserstoff-und Fluoratome durch einen Abstand von 92 picometern getrennt sind. Wenn die Bindung ionisch ist, wird das Dipolmoment unter der Annahme eines vollständigen Elektronentransfers berechnet. Die Ladung eines Elektrons wird mit dem Abstand zwischen den Atomen multipliziert, und der erhaltene Wert wird durch einen Debye geteilt, was ein Dipolmoment von 4, 41 Debye ergibt.

Das experimentell gemessene Dipolmoment von Fluorwasserstoff beträgt jedoch 1, 18 Debye. Um den prozentualen ionischen Charakter von Fluorwasserstoff zu bestimmen, wird daher der gemessene Wert von 1, 18 Debye durch 4, 41 Debye geteilt, was einen prozentualen ionischen Charakter von 41%ergibt. Da der prozentuale ionische Charakter von Fluorwasserstoff weniger als 50%beträgt, handelt es sich um eine polare kovalente Bindung.