قواعد فاجانز
في الكيمياء غير العضوية ، تُستخدم قواعد فايانز ، التي وضعها كازيميرز فايانز عام 1923، [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] للتنبؤ بنوع الرابطة الكيميائية ، سواء كانت تساهمية أم أيونية ، وتعتمد هذه القواعد على شحنة الكاتيون والحجم النسبي للكاتيون والأنيون . ويمكن تلخيصها في الجدول التالي:
الطابع الأيوني الطابع التساهمي شحنة موجبة منخفضة شحنة موجبة عالية كاتيون كبير كاتيون صغير الأنيون الصغير أنيون كبير
على الرغم من أن الرابطة في مركب مثل X+Y- قد تُعتبر أيونية بنسبة 100%، إلا أنها ستحتفظ دائمًا بدرجة ما من الطابع التساهمي. فعندما يقترب أيونان متعاكسان في الشحنة (X+ وY-) من بعضهما، يجذب الكاتيون الإلكترونات الموجودة في الغلاف الخارجي للأنيون، بينما يتنافر مع النواة الموجبة الشحنة. وينتج عن ذلك تشوه أو استقطاب في الأنيون. فإذا كانت درجة الاستقطاب ضئيلة، تتكون رابطة أيونية، أما إذا كانت كبيرة، فتتكون رابطة تساهمية. [ 4 ]
يعتمد استقطاب الأنيون على:
- كثافة شحنة الكاتيون: تؤدي الشحنة الموجبة العالية والحجم الصغير للكاتيون إلى قوة استقطاب عالية للكاتيون.
- حجم الأنيون: كلما كبر حجم الأنيون، قلّت قوة ارتباطه بإلكترونات التكافؤ. لذلك، يؤدي كبر حجم الأنيون إلى زيادة استقطابيته .
- التوزيع الإلكتروني للتكافؤ: يوفر التوزيع الإلكتروني للغاز النبيل في الكاتيون حماية أفضل، وبالتالي قدرة استقطاب أقل. وهذا يخلق استثناءات، فعلى سبيل المثال، أيون الزئبق (Hg²⁺ ) على الرغم من انخفاض كثافة شحنته (r⁺ = 10² pm)، إلا أنه أكثر استقطابًا من أيون الكالسيوم (Ca²⁺) ( r⁺ = 100 pm)، الذي يمتلك توزيعًا إلكترونيًا للغاز النبيل.
يمكن لمثالين متناقضين أن يوضحا التباين في التأثيرات:
- في حالة يوديد الألومنيوم، توجد رابطة أيونية ذات طابع تساهمي قوي. في رابطة AlI₃ ، يحمل الألومنيوم شحنة صافية مقدارها +3، مما يُولّد قوة جذب على السحابة الإلكترونية لليود. ولأن ذرة اليود كبيرة نسبيًا، فإن إلكتروناتها الخارجية محمية جيدًا من الشحنة النووية، وبالتالي فهي أكثر قابلية للاستقطاب. يجذب كاتيون الألومنيوم السحابة الإلكترونية لليود، مُشوِّهًا إياها. وعندما تقترب السحابة الإلكترونية لليود من كاتيون الألومنيوم، فإنها تُعادل الشحنة الموجبة لكاتيون الألومنيوم، مما يُنتج رابطة أيونية ذات طابع تساهمي.
- يختلف الوضع في حالة فلوريد الألومنيوم، AlF₃ . في هذه الحالة، يُستبدل اليود بالفلور، وهي ذرة صغيرة نسبياً ذات كهرسلبية عالية. تكون سحابة الإلكترونات الخاصة بالفلور أقل حماية من الشحنة النووية، وبالتالي ستكون أقل استقطاباً. وهكذا، نحصل على مركب أيوني ذي طابع تساهمي طفيف.
لذا، فإن كلوريد الصوديوم (بسبب كاتيون كبير نسبيًا) وفلوريد الألومنيوم (بسبب أنيون صغير نسبيًا) كلاهما أيوني؛ بينما يوديد الألومنيوم تساهمي. وبالمثل، فإن كلوريد الكالسيوم (CaCl₂) ( الذي يحتوي على توزيع إلكتروني مشابه للغازات النبيلة في الكاتيون) أيوني، بينما كلوريد الزئبق (HgCl₂ ) تساهمي.
مراجع
- ^ فاجانس، ك. (1923). "هيكل وتشوه الإلكترونات في ihrer Bedeutung für die chemischen und Optischen Eigenschaften anorganischer Verbindungen". يموت Naturwissenschaften . 11 (10): 165– 72. بيب كود : 1923NW .....11..165F . دوى : 10.1007/BF01552365 .
- ^ فاجانس، ك. جوس، جي (1924). "Molrefraktion von Ionen und Molekülen im Lichte der Atomstruktur". Zeitschrift für Physik . 23 : 1– 46. بيب كود : 1924ZPhy...23....1F . دوى : 10.1007/BF01327574 .
- ^ فاجانس، ك. (1924). "II. Die Eigenschaften salzartiger Verbindungen und Atombau" . Zeitschrift für Kristallographie - المواد البلورية . 61 (1): 18– 48. دوى : 10.1524/zkri.1924.61.1.18 .
- ↑ "الاستقطابية" . نصوص الكيمياء الحرة . 27-11-2015 . تم الاسترجاع في 30-12-2024 .
روابط خارجية
- أدريان فايرز. "الفصل الرابع: الروابط الكيميائية" . الكيمياء من منظور شامل . chembook.co.uk.
- القواعد الكيميائية التي تحمل أسماء مشتقة
- الكيمياء غير العضوية