Regole di Fajans: dimensioni e carica dell’anione e del catione

Le regole di Fajans consentono di prevedere se un legame chimico è di tipo ionico o covalente considerando la carica del catione e dell’anione e le loro dimensioni. Le regole di Fajans spiegano come un carattere covalente aumenti gradualmente fino a trasformarsi in un legame ionico.  Le regole di Fajans sono usate in chimica inorganica per valutare se un legame chimico è covalente o ionico. Sono state creati da Kazimierz Fajans nel 1923 e si basano sulla carica del catione e sulle dimensioni relative del catione e dell’anione.

Dimensioni del catione e regole di Fajans 

Il carattere covalente aumenta al diminuire delle dimensioni del catione: quanto più piccolo è un catione tanto maggiore è il suo valore di densità di carica e quindi la possibilità che esso possa polarizzarsi.

Consideriamo, ad esempio, i cloruri dei metalli alcalino-terrosi: scendendo lungo il gruppo aumentano le dimensioni del catione e conseguentemente la densità di carica diminuisce. Ciò implica che BaCl2 è meno covalente e più ionico rispetto a BeCl2; infatti la temperatura di fusione del cloruro di bario è di 960°C e più alta rispetto a quella del cloruro di berillio che è di 405°C.

Carica del catione

Quanto maggiore è la carica presente sul catione tanto maggiore è il valore della densità di carica e quindi la possibilità che esso possa polarizzarsi. Consideriamo, ad esempio, i composti NaBr e AlBr3 in cui  la carica del sodio è +1 mentre quella dell’alluminio è +3 rispettivamente.

La maggiore carica presente sull’alluminio rispetto al sodio fa sì che NaBr è meno covalente e più ionico rispetto a  AlBr3; ; infatti la temperatura di fusione del bromuro di sodio è di 747°C e più alta rispetto a quella del bromuro di alluminio che è di 97.8 °C.

Gas nobili e cationi isoelettronici

Un catione isoelettronico di un gas nobile è costituito da un nucleo con un certo numero di protoni circondato da un numero di elettroni minore che si trovano, ad eccezione dei cationi isoelettronici dell’elio e del neon, in orbitali d pieni.

Poiché gli orbitali d non forniscono schermatura adeguata rispetto alla carica del nucleo a causa della bassa penetrazione degli orbitali  la carica nucleare effettiva è relativamente maggiore rispetto a quella di un catione isoelettronico di un gas nobile appartenente allo stesso periodo.

cloruro di sodioI cloruri del sodio e del rame (I)  hanno una temperatura di fusione rispettivamente di 800 °C e 425 °C. Le configurazioni elettroniche di Na+ e Cu+ sono: Na+ = [Ne] e Cu+ = [Ar] 3d10 e quest’ultimo, a causa della presenza di elettroni d ha una maggiore carica nucleare effettiva quindi NaCl è meno covalente e più ionico rispetto a CuCl . Le temperature di fusione di NaCl e CuCl sono, infatti, rispettivamente 800°C e 426 °C.

Dimensioni dell’anione

Quanto maggiore è un anione tanto maggiore è la sua polarizzabilità e quindi aumenta il carattere covalente. La maggior dimensione di I rispetto a F fa sì che lo ioduro di calcio abbia una temperatura di fusione di 575°C rispetto al fluoruro di calcio che ha una temperatura di fusione di 1400°C a riprova del maggiore carattere ionico di CaF2 rispetto a CaI2.

Carica dell’anione

nitruro di magnesio
nitruro di magnesio

Quanto maggiore è la carica dell’anione tanto maggiore è la sua polarizzabilità e quindi aumenta il carattere covalente. Ad esempio il nitruro di magnesio Mg3N2 ha un maggiore grado di carattere covalente dispetto al fluoruro di magnesio MgF2.

 

La seguente tabella sintetizza le regole di Fajans:

Carattere ionico

Carattere covalente

Piccola carica positiva

Alta carica positiva

Grandi dimensioni del catione

Piccole dimensioni del catione

Piccole dimensioni dell’anione

Grandi dimensioni dell’anione

Piccole carica dell’anione

Piccola carica dell’anione

ARGOMENTI

GLI ULTIMI ARGOMENTI

Linee spettrali

Tenebrescenza

TI POTREBBE INTERESSARE

Resa percentuale in una reazione. Esercizi svolti e commentati

La resa percentuale di una reazione costituisce un modo per valutare l'economicità di una reazione industriale che può essere accantonata se è bassa. Si possono...

Bilanciamento redox in ambiente basico: esercizi svolti

Il bilanciamento di una reazione redox in ambiente basico  può avvenire con  il metodo delle semireazioni. Nel bilanciamento vanno eliminati di eventuali ioni spettatori...

Legge di Proust: esercizi svolti

La Legge delle proporzioni definite e costanti nota anche come Legge di Proust che è la più importante delle leggi ponderali della chimica ove...