ما المقصود بالنسبة المئوية للصفة الأيونية؟
تعبّر النسبة المئوية للصفة الأيونية عن مدى كون الرابطة الكيميائية أيونية مقابل كونها تساهمية، اعتمادًا على فرق السالبية الكهربية بين الذرتين المرتبطتين. فلا توجد رابطة أيونية خالصة أو تساهمية خالصة تمامًا، بل تقع كل رابطة في مكان ما على طيف متصل بين النوعين. وكلما زاد فرق السالبية الكهربية، انجذبت الإلكترونات المشتركة بقوة أكبر نحو الذرة الأكثر سالبية، فاكتسبت الرابطة صفة أيونية أوضح.
كيفية استخدام الحاسبة
أدخل قيمة السالبية الكهربية لكل ذرة على مقياس باولينغ (\(\chi_A\) و\(\chi_B\)). تحسب الأداة القيمة المطلقة للفرق \(\Delta\chi\) ثم تطبّق علاقة باولينغ الأسّية لتقدير النسبة المئوية للصفة الأيونية للرابطة. ولا يهم ترتيب إدخال القيمتين، لأن الحساب يعتمد على الفرق بينهما فقط.
شرح المعادلة
النموذج المستخدم هو:
$$\%\ \text{ionic} = \left(1 - e^{-0.25(\chi_A - \chi_B)^2}\right)\times 100$$فعندما تتساوى قيمتا السالبية الكهربية يصبح الأُس صفرًا، ويكون \(\exp(0) = 1\)، فتساوي النتيجة 0% — أي رابطة تساهمية خالصة (غير قطبية). ومع تزايد \(\Delta\chi\) يتناقص الحدّ الأسّي مقتربًا من الصفر، فتقترب الصفة الأيونية من 100%.
مثال محلول: كلوريد الصوديوم NaCl
السالبية الكهربية للصوديوم هي 0.93 وللكلور 3.16، فيكون \(\Delta\chi = 2.23\). ومنه:
$$0.25 \times 2.23^2 = 0.25 \times 4.9729 = 1.243225$$و\(\exp(-1.243225) \approx 0.28845\). وبذلك تكون النسبة المئوية للصفة الأيونية:
$$\%\ \text{ionic} = (1 - 0.28845) \times 100 \approx 71.15\%$$وتعكس هذه القيمة المرتفعة أن كلوريد الصوديوم مركب أيوني إلى حدٍّ كبير.
الأسئلة الشائعة
أي مقياس للسالبية الكهربية ينبغي أن أستخدم؟ استخدم مقياس باولينغ، لأن هذه المعادلة مشتقة منه.
متى تُعدّ الرابطة أيونية؟ تشير قاعدة تقريبية شائعة إلى أن صفة أيونية تبلغ نحو 50% (أي \(\Delta\chi \approx 1.7\)) تمثّل الحدّ الفاصل بين الرابطة التساهمية القطبية والرابطة ذات الطابع الأيوني الغالب، وإن كان الانتقال بينهما تدريجيًا لا حادًّا.
لماذا لا تبلغ النتيجة 100% تمامًا؟ لأن الدالة الأسّية لا تصل إلى الصفر مطلقًا، ومن ثَمَّ لا تُمثَّل أي رابطة حقيقية على أنها أيونية بنسبة 100%، وهو ما يتفق مع كون جميع الروابط تحمل قدرًا من الصفة التساهمية.
