Regole di Fajans

Le regole di Fajans formulate nel 1923 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.

Dimensioni del catione:

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. I 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:

Quanto maggiore è la carica 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

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Author: Chimicamo

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