Hesabu asilimia ya kikokoto cha asidi katika viunganisho vya kemikali kwa kutumia mbinu ya umeme ya Pauling. Tambua ikiwa kiunganisho chako ni kisicho na polar, kisicho na polar, au cha asidi.
Hesabu asilimia ya tabia ya ioni katika kiunganishi cha kemikali kwa kutumia formula ya Pauling.
% tabia ya ioni = (1 - e^(-0.25 * (Δχ)²)) * 100, ambapo Δχ ni tofauti ya upeo wa umeme
Tabia ya ioni ya kiunganishi cha kemikali inatokana na tofauti ya upeo wa umeme kati ya atomi:
Hesabu ya Asilimia ya Tabia ya Ionic ni chombo muhimu kwa kemia, wanafunzi, na walimu kubaini asili ya viunganisho vya kemikali kati ya atomi. Kulingana na mbinu ya electronegativity ya Pauling, chombo hiki kinahesabu asilimia ya tabia ya ionic katika kiunganisho, kusaidia kuainisha katika upeo kutoka kwa covalent safi hadi ionic. Tofauti ya electronegativity kati ya atomi zilizounganishwa ina uhusiano wa moja kwa moja na tabia ya ionic ya kiunganisho, ikitoa maarifa muhimu kuhusu mali za molekuli, reactivity, na tabia katika majibu ya kemikali.
Viunganisho vya kemikali havipo kama covalent safi au ionic safi; badala yake, viunganisho vingi vinaonyesha tabia ya ionic ya sehemu kulingana na tofauti ya electronegativity kati ya atomi zinazoshiriki. Chombo hiki kinarahisisha mchakato wa kubaini mahali kiunganisho fulani kinapoangukia kwenye upeo huu, na kufanya kuwa rasilimali muhimu kwa kuelewa muundo wa molekuli na kutabiri mali za kemikali.
Asilimia ya tabia ya ionic katika kiunganisho cha kemikali inahesabiwa kwa kutumia formula ya Pauling:
Ambapo:
Formula hii inaunda uhusiano usio wa moja kwa moja kati ya tofauti ya electronegativity na tabia ya ionic, ikionyesha uangalizi kwamba hata tofauti ndogo katika electronegativity zinaweza kuleta tabia ya ionic muhimu kwa kiunganisho.
Formula ya Pauling inatokana na kuzingatia kwa quantum ya usambazaji wa elektroni katika viunganisho vya kemikali. Neno la exponential linawakilisha uwezekano wa uhamishaji wa elektroni kati ya atomi, ambao huongezeka na tofauti kubwa za electronegativity. Formula imepangwa hivyo kwamba:
Kulingana na asilimia ya tabia ya ionic iliyohesabiwa, viunganisho kwa kawaida vinaainishwa kama:
Viunganisho vya Covalent Visivyo na Polar: 0-5% tabia ya ionic
Viunganisho vya Covalent vya Polar: 5-50% tabia ya ionic
Viunganisho vya Ionic: >50% tabia ya ionic
Ingiza Thamani za Electronegativity:
Kuelewa Matokeo:
Bara la uwakilishi linaonyesha upeo kutoka kwa covalent safi (0% tabia ya ionic) hadi ionic safi (100% tabia ya ionic), huku thamani yako iliyohesabiwa ikionyeshwa kwenye upeo huu. Hii inatoa uelewa wa haraka wa asili ya kiunganisho kwa mtazamo mmoja.
Hebu tuhesabu tabia ya ionic kwa kiunganisho cha kaboni-oksijeni:
Elimu ya Kemia:
Utabiri wa Maabara:
Uundaji wa Molekuli:
Sayansi ya V materiales:
Utafiti wa Dawa:
Masomo ya Katalisi:
Utengenezaji wa Kemikali:
Udhibiti wa Ubora:
Ingawa mbinu ya Pauling inatumika sana kwa urahisi na ufanisi wake, njia kadhaa mbadala zinapatikana kwa kuainisha viunganisho vya kemikali:
Mizani ya Electronegativity ya Mulliken:
Mizani ya Electronegativity ya Allen:
Njia za Kihesabu:
Vipimo vya Spectroscopic:
Dhana ya electronegativity imekua kwa kiasi kikubwa tangu ilipoanzishwa:
Mawazo ya Mapema (1800s):
Mchango wa Linus Pauling (1932):
Mbinu ya Robert Mulliken (1934):
Uboreshaji wa Allen (1989):
Kuelewa viunganisho vya kemikali kumekua kupitia hatua kadhaa muhimu:
Muundo wa Lewis (1916):
Nadharia ya Viunganisho vya Valence (1927):
Nadharia ya Orbital ya Molekuli (1930s):
Mbinu za Kisasa za Kihesabu (1970s-hadi sasa):
Hapa kuna mifano ya msimbo wa kuhesabu tabia ya ionic kwa kutumia formula ya Pauling katika lugha mbalimbali za programu:
1import math
2
3def calculate_ionic_character(electronegativity1, electronegativity2):
4 """
5 Hesabu asilimia ya tabia ya ionic kwa kutumia formula ya Pauling.
6
7 Args:
8 electronegativity1: Electronegativity ya atomi ya kwanza
9 electronegativity2: Electronegativity ya atomi ya pili
10
11 Returns:
12 Asilimia ya tabia ya ionic (0-100%)
13 """
14 # Hesabu tofauti ya absolute ya electronegativity
15 electronegativity_difference = abs(electronegativity1 - electronegativity2)
16
17 # Tumika formula ya Pauling: % tabia ya ionic = (1 - e^(-0.25 * (Δχ)²)) * 100
18 ionic_character = (1 - math.exp(-0.25 * electronegativity_difference**2)) * 100
19
20 return round(ionic_character, 2)
21
22# Mfano wa matumizi
23carbon_electronegativity = 2.5
24oxygen_electronegativity = 3.5
25ionic_character = calculate_ionic_character(carbon_electronegativity, oxygen_electronegativity)
26print(f"Tabia ya ionic ya kiunganisho cha C-O: {ionic_character}%")
27
1function calculateIonicCharacter(electronegativity1, electronegativity2) {
2 // Hesabu tofauti ya absolute ya electronegativity
3 const electronegativityDifference = Math.abs(electronegativity1 - electronegativity2);
4
5 // Tumika formula ya Pauling: % tabia ya ionic = (1 - e^(-0.25 * (Δχ)²)) * 100
6 const ionicCharacter = (1 - Math.exp(-0.25 * Math.pow(electronegativityDifference, 2))) * 100;
7
8 return parseFloat(ionicCharacter.toFixed(2));
9}
10
11// Mfano wa matumizi
12const fluorineElectronegativity = 4.0;
13const hydrogenElectronegativity = 2.1;
14const ionicCharacter = calculateIonicCharacter(fluorineElectronegativity, hydrogenElectronegativity);
15console.log(`Tabia ya ionic ya kiunganisho cha H-F: ${ionicCharacter}%`);
16
1public class IonicCharacterCalculator {
2 public static double calculateIonicCharacter(double electronegativity1, double electronegativity2) {
3 // Hesabu tofauti ya absolute ya electronegativity
4 double electronegativityDifference = Math.abs(electronegativity1 - electronegativity2);
5
6 // Tumika formula ya Pauling: % tabia ya ionic = (1 - e^(-0.25 * (Δχ)²)) * 100
7 double ionicCharacter = (1 - Math.exp(-0.25 * Math.pow(electronegativityDifference, 2))) * 100;
8
9 // Punguza hadi sehemu 2 za desimali
10 return Math.round(ionicCharacter * 100) / 100.0;
11 }
12
13 public static void main(String[] args) {
14 double sodiumElectronegativity = 0.9;
15 double chlorineElectronegativity = 3.0;
16 double ionicCharacter = calculateIonicCharacter(sodiumElectronegativity, chlorineElectronegativity);
17 System.out.printf("Tabia ya ionic ya kiunganisho cha Na-Cl: %.2f%%\n", ionicCharacter);
18 }
19}
20
1' Kazi ya Excel VBA kwa Hesabu ya Tabia ya Ionic
2Function IonicCharacter(electronegativity1 As Double, electronegativity2 As Double) As Double
3 ' Hesabu tofauti ya absolute ya electronegativity
4 Dim electronegativityDifference As Double
5 electronegativityDifference = Abs(electronegativity1 - electronegativity2)
6
7 ' Tumika formula ya Pauling: % tabia ya ionic = (1 - e^(-0.25 * (Δχ)²)) * 100
8 IonicCharacter = (1 - Exp(-0.25 * electronegativityDifference ^ 2)) * 100
9End Function
10
11' Toleo la formula ya Excel (inaweza kutumika moja kwa moja katika seli)
12' =ROUND((1-EXP(-0.25*(ABS(A1-B1))^2))*100,2)
13' ambapo A1 ina thamani ya kwanza ya electronegativity na B1 ina thamani ya pili
14
1#include <iostream>
2#include <cmath>
3#include <iomanip>
4
5double calculateIonicCharacter(double electronegativity1, double electronegativity2) {
6 // Hesabu tofauti ya absolute ya electronegativity
7 double electronegativityDifference = std::abs(electronegativity1 - electronegativity2);
8
9 // Tumika formula ya Pauling: % tabia ya ionic = (1 - e^(-0.25 * (Δχ)²)) * 100
10 double ionicCharacter = (1 - std::exp(-0.25 * std::pow(electronegativityDifference, 2))) * 100;
11
12 return ionicCharacter;
13}
14
15int main() {
16 double potassiumElectronegativity = 0.8;
17 double fluorineElectronegativity = 4.0;
18
19 double ionicCharacter = calculateIonicCharacter(potassiumElectronegativity, fluorineElectronegativity);
20
21 std::cout << "Tabia ya ionic ya kiunganisho cha K-F: " << std::fixed << std::setprecision(2) << ionicCharacter << "%" << std::endl;
22
23 return 0;
24}
25
Hapa kuna mifano ya hesabu za tabia ya ionic kwa viunganisho vya kawaida vya kemikali:
Kiunganisho cha Kaboni-Kaboni (C-C)
Kiunganisho cha Kaboni-Hidrojeni (C-H)
Kiunganisho cha Kaboni-Oksijeni (C-O)
Kiunganisho cha Hidrojeni-Klorini (H-Cl)
Kiunganisho cha Sodiamu-Klorini (Na-Cl)
Kiunganisho cha Potasiamu-Fluorini (K-F)
Tabia ya ionic inahusu kiwango ambacho elektroni zimehamishwa (badala ya kushirikiwa) kati ya atomi katika kiunganisho cha kemikali. Inawakilishwa kama asilimia, ambapo 0% inawakilisha kiunganisho cha covalent safi (ugawaji sawa wa elektroni) na 100% inawakilisha kiunganisho cha ionic safi (uhamishaji kamili wa elektroni).
Mbinu ya Pauling inatumia formula: % tabia ya ionic = (1 - e^(-0.25 * (Δχ)²)) * 100, ambapo Δχ ni tofauti ya absolute ya electronegativity kati ya atomi mbili. Formula hii inaunda uhusiano usio wa moja kwa moja kati ya tofauti ya electronegativity na tabia ya ionic.
Mbinu ya Pauling ni makadirio na ina mipaka kadhaa:
Wakati atomi mbili zina thamani sawa ya electronegativity (Δχ = 0), tabia ya ionic iliyohesabiwa ni 0%. Hii inawakilisha kiunganisho cha covalent safi chenye ugawaji sawa wa elektroni, kama inavyoonekana katika molekuli za diatomic kama H₂, O₂, na N₂.
Kihistoria, kiunganisho kingeweza kukaribia 100% tabia ya ionic tu na tofauti isiyo na kikomo ya electronegativity. Katika mazoezi, hata viunganisho vyenye tofauti kubwa ya electronegativity (kama vile CsF) vinabaki na kiwango fulani cha tabia ya covalent. Tabia ya ionic iliyo juu zaidi inayoshuhudiwa katika compounds halisi ni karibu 90-95%.
Tabia ya ionic inaathiri mali za kimwili kwa kiasi kikubwa:
Electronegativity inapima mwelekeo wa atomi kuvutia elektroni ndani ya kiunganisho cha kemikali, wakati upokeaji wa elektroni unapima nishati inayotolewa wakati atomu ya gesi inayojitenga inakubali elektroni. Electronegativity ni mali ya uhusiano (hakuna vitengo), wakati upokeaji wa elektroni hupimwa kwa vitengo vya nishati (kJ/mol au eV).
Hesabu inatoa makadirio mazuri kwa madhumuni ya kielimu na kuelewa kemia kwa ujumla. Kwa utafiti unaohitaji thamani sahihi, mbinu za kemia ya kihesabu kama vile hesabu za density functional theory zitatolewa kwa matokeo sahihi zaidi kwa mfano wa moja kwa moja wa usambazaji wa elektroni.
Kupima moja kwa moja tabia ya ionic ni changamoto, lakini mbinu kadhaa za majaribio zinatoa ushahidi wa moja kwa moja:
Tabia ya ionic na polarity ya kiunganisho ni dhana zinazohusiana moja kwa moja. Polarity ya kiunganisho inarejelea kutenganishwa kwa malipo ya umeme katika kiunganisho, ikileta dipole. Kadiri tabia ya ionic inavyoongezeka, ndivyo polarity ya kiunganisho inavyokuwa dhahiri na kubwa zaidi ya dipole ya kiunganisho.
Pauling, L. (1932). "Asili ya Kiunganisho cha Kemikali. IV. Nishati ya Viunganisho vya Kwanza na Electronegativity ya Kiasi." Journal of the American Chemical Society, 54(9), 3570-3582.
Allen, L. C. (1989). "Electronegativity ni wastani wa nishati ya elektron mmoja wa elektroni wa valence katika atomi za bure za hali ya chini." Journal of the American Chemical Society, 111(25), 9003-9014.
Mulliken, R. S. (1934). "Mizani Mpya ya Electroaffinity; Pamoja na Takwimu juu ya Hali za Valence na Nishati za Ionization za Valence na Upokeaji wa Elektroni." The Journal of Chemical Physics, 2(11), 782-793.
Atkins, P., & de Paula, J. (2014). "Atkins' Physical Chemistry" (toleo la 10). Oxford University Press.
Chang, R., & Goldsby, K. A. (2015). "Kemia" (toleo la 12). McGraw-Hill Education.
Housecroft, C. E., & Sharpe, A. G. (2018). "Kemia Isokaboni" (toleo la 5). Pearson.
"Electronegativity." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/Electronegativity. Imetemewa 2 Aug. 2024.
"Kiunganisho cha Kemikali." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/Chemical_bond. Imetemewa 2 Aug. 2024.
Jaribu Hesabu yetu ya Asilimia ya Tabia ya Ionic leo ili kupata maarifa zaidi kuhusu viunganisho vya kemikali na mali za molekuli. Iwe wewe ni mwanafunzi anayejifunza kuhusu viunganisho vya kemikali, mwalimu akitengeneza vifaa vya kielimu, au mtafiti anayechambua mwingiliano wa molekuli, chombo hiki kinatoa hesabu za haraka na sahihi kulingana na kanuni za kemia zilizowekwa.
Gundua zana zaidi ambazo zinaweza kuwa na manufaa kwa mtiririko wako wa kazi