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輸入計算

數學公式

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結果

離子鍵性百分比
71.15
離子鍵性百分比
電負度差值(Δχ) 2.23
鍵的類型 Predominantly ionic

什麼是百分比離子鍵性?

百分比離子鍵性用來描述一個化學鍵偏向離子鍵(相對於共價鍵)的程度,依據是兩個成鍵原子之間的電負度差異。事實上,沒有任何一個鍵是純粹的離子鍵或純粹的共價鍵——所有的鍵都落在這兩者之間的連續區間上。電負度差距越大,共用電子就越被拉向電負度較高的原子,這個鍵也就帶有越多的離子性質。

展示化學鍵依據電子共用程度從共價到離子變化的示意圖
隨著電負度差增大,化學鍵從純共價(共用電子)變為強離子性(電子轉移)。

如何使用這個計算器

分別輸入兩個原子的鮑林電負度(χA 與 χB),計算器會算出絕對差值 Δχ,再套用鮑林的指數關係式,估算出該鍵的離子鍵性百分比。由於公式只用到兩者的差值,因此先輸入哪一個值都不影響結果。

公式詳解

本計算採用的模型為:

$$\%\ \text{ionic} = \left(1 - e^{-0.25(\chi_A - \chi_B)^2}\right)\times 100$$

當兩個原子的電負度相等時,指數為 0,\(e^{0} = 1\),結果即為 0%——代表一個完全的共價鍵(非極性鍵)。隨著 Δχ 增大,指數項會逐漸趨近於 0,離子鍵性則越來越接近 100%。

離子性百分比與電負度差的關係曲線
離子性百分比隨電負度差增大而上升,符合鮑林指數關係。

實例演算:NaCl(氯化鈉)

鈉的電負度為 0.93,氯為 3.16,因此 \(\Delta\chi = 2.23\)。接著 \(0.25 \times 2.23^2 = 0.25 \times 4.9729 = 1.243225\),而 \(e^{-1.243225} \approx 0.28845\)。所以離子鍵性百分比 \(= (1 - 0.28845) \times 100 \approx 71.15\%\)。這個偏高的數值正反映出 NaCl 大致上是一種離子化合物。

常見問題

應該使用哪一種電負度尺度?請使用鮑林(Pauling)電負度尺度,因為這個公式正是由該尺度推導而來。

一個鍵到了什麼程度才稱為離子鍵?常見的經驗法則是把離子鍵性約 50%(即 \(\Delta\chi \approx 1.7\))視為極性共價鍵與以離子鍵為主之間的分界線,不過這其實是一個漸進的過渡,並非絕對界線。

為什麼數值永遠到不了 100%?因為指數項永遠不會真正等於 0,所以在這個模型裡,沒有任何真實的鍵會被算成 100% 離子鍵——這也呼應了「所有的鍵都帶有一些共價性質」的觀念。

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