כללי פג'נס
כללי פג'נס Fajans' Rules בכימיה אי-אורגנית שניסח הכימאי קזימיר פג'נס (Kazimierz Fajans) בשנת 1923 נועדו לקבוע עד כמה קשר כימי יהיה יוני או קוולנטי כתלות במטען החשמלי ובגודל של היונים החיוביים והשליליים
| קשר יוני | קשר קוולנטי |
|---|---|
| יון חיובי (קטיון) גדול | יון חיובי קטן |
| מטען חיובי קטן | מטען חיובי גדול |
| יון שלילי (אניון) קטן | יון שלילי גדול |
כך למשל ב NaCl יון הנתרן החיובי גדול למדי והמטען החיובי קטן ולכן התרכובת תהיה יונית. לעומת זאת באלומיניום יודי AlI3 המטען הפורמלי של האלומיניום גדול והוא קשור לאניון גדול (יודיד) ולכן לקשר אלומיניום-יוד יהיה אופי קוולנטי המתבטא, למשל, בטמפרטורות ההתכה והרתיחה הנמוכות. הקוולנטיות היחסית של הקשר בין אלומיניום ליוד נובע מיכולתו של יון האלומיניום למשוך אליו אלקטרונים מהענן האלקטרוני הגדול של היוד בו האלקטרונים בקליפה החיצונית "ממוסכים" ממשיכת הגרעין. אם נחליף את היוד בפלואור הרי שהתרכובת אלומיניום פלואוריד AlF3 בעלת אופי יוני משום שענן האלקטרונים בפלואור שהאלקטרושליליות שלו גבוהה מרוכז יותר ומושפע פחות מהמשיכה החשמלית של הקטיון. היכולת ליצור קיטוב וכך למשוך אלקטרונים מהאניון ולהעניק אופי קוולנטי לקשר:
- עולה עם יכולתו של הקטיון למשוך אלקטרונים ובהתאם לחוק קולון למטען חלקי הרדיוס היוני Z/r (כאשר Z הוא המטען הפורמלי של הקטיון ו r הוא הרדיוס)
- יכולת האניון לתרום מטען ליצירת קשר קוולנטי היא ה"רכות" (Softness) שלו והיא עולה, כאמור, עם הרדיוס.
- קונפיגורציית גז אציל: יון חיובי שלו קונפיגורציית גז אציל יהיה בעל יכולת קיטוב נמוכה יותר ולכן ייצור תרכובות שאופיין יוני יותר וקוולנטי פחות מקטיונים שאין להם קונפיגורציה כזו. כך למשל למרות שיון הסידן +Ca2 הוא בעל רדיוס דומה ליון כספית +Hg2 ומטענם זהה הרי שיון הכספית ייצר קשרים בעלי אופי קוולנטי יותר מיון הסידן (שלו קונפיגורציה אלקטרונית כשל ארגון). הסיבה להבדל היא יכולת המיסוך הנמוכה של אלקטרונים באורביטלות d כך שהמטען האפקטיבי שיפעיל יון הכספית על ענן האלקטרונים של האניון יהיה גדול יותר מזה שיפעיל יון הסידן[1]
בהתאם לכללי פג'נס מקובל כי כל קשר בו המטען הפורמלי של הקטיון הוא 3+ או יותר אינו יכול להיחשב כקשר יוני טהור. כך למשל בתחמוצת הטיטניום רוטיל TiO2 המטען הגבוה של יון הטיטניום (+4) מבטיח אופי קוולנטי לקשר למרות הפרש האלקטרושליליות הניכר בין טיטניום לחמצן, ואכן חישובים תיאורטים מראים כי המטען הממשי על יון הטיטניום הוא 1.2+ ועל החמצן 0.6- כלומר על שיתוף מטען ניכר בין החמצן לטיטניום.[2]
הערות שוליים
- ^ James E. Huheey, Bonding models in Inorganic chemistry, Inorganic chemistry, Harper International, 1983, עמ' 131, מסת"ב 0-06-042987-9
- ^ John N. Lalena,David A. Cleary, Principles of Inorganic Materials Design, Wiley, עמ' 55
21343412כללי פג'נס