Elektronegatyvumas: svarstyklės, variantai, naudingumas ir pavyzdžiai

Elektronegatyvumas yra santykinė periodinė nuosavybė, susijusi su atomo gebėjimu pritraukti elektroninį tankį iš savo molekulinės aplinkos. Atomo tendencija pritraukti elektronus, kai ji yra prijungta prie molekulės. Tai atsispindi daugelio junginių elgesyje ir kaip jie tarpusavyje sąveikauja tarpusavyje.

Ne visi elementai vienodo dydžio pritraukia elektronus iš gretimų atomų. Tiems, kurie lengvai pasiekia elektroninį tankį, sakoma, kad jie yra elektropozityvūs, o tie, kurie „padengia“ elektronus, yra elektroniniai . Yra daug būdų, kaip paaiškinti ir stebėti šią savybę (ar koncepciją).

Pavyzdžiui, molekulės elektrostatinio potencialo žemėlapiuose (pvz., Aukščiau esančiame paveikslėlyje esantis chloro dioksidas, ClO ₂ ) stebimas skirtingų elektronegatyvių poveikis chloro ir deguonies atomai.

Raudona spalva nurodo molekulės elektronų turtingus regionus, δ-, ir mėlyną spalvą, kuri yra elektronų prasta, δ +. Taigi, po skaičiavimo skaičiavimų, galima nustatyti tokio tipo žemėlapius; daugelis iš jų rodo tiesioginį ryšį tarp elektronegatyvių atomų ir δ-.

Jis taip pat gali būti vizualizuojamas taip: molekulėje elektronų tranzitas yra labiau tikėtinas šalia daugiau elektronegatyvių atomų. Dėl šios priežasties ClO ₂ deguonies atomai (raudonieji rutuliai) yra apsupti raudonu debesiu, o mėlynojo debesies chloro atomas (žaliasis rutulys).

Elektronegatyvumo apibrėžimas priklauso nuo šio reiškinio požiūrio, egzistuojančių kelių skalių, kurios ją vertina iš tam tikrų aspektų. Tačiau visos svarstyklės turi bendrą, kad jas palaiko vidinis atomų pobūdis.

Elektronegatyvumo skalės

Elektronegatyvumas nėra turtas, kuris gali būti kiekybiškai įvertintas ir neturi absoliučių verčių. Kodėl? Kadangi atomo tendencija pritraukti elektroninį tankį visuose junginiuose nėra vienoda. Kitaip tariant, elektronegatyvumas priklauso nuo molekulės.

Jei ClO ₂ molekulėje Cl atomas buvo pakeistas N atomu, taip pat pasikeistų O tendencija pritraukti elektronus; tai gali padidinti (sumažinti debesį) arba sumažinti (prarasti spalvą). Skirtumas būtų naujoje NO formuotoje jungtyje, turinčioje ONO molekulę (azoto dioksidą, NO2).

Kadangi atomo elektronegatyvumas ne visose molekulinėse aplinkose yra vienodas, būtina jį apibrėžti pagal kitus kintamuosius. Tokiu būdu mes turime vertes, kurios tarnauja kaip nuoroda ir kurios leidžia mums prognozuoti, pavyzdžiui, formuojamą ryšį (joninį arba kovalentinį).

Paulingo skalė

Didysis mokslininkas ir dviejų Nobelio prizų laimėtojas, Linus Pauling, 1932 m. Pasiūlė kiekybinę (išmatuojamą) elektronegatyvo formą, vadinamą Paulingo skale. Jame dviejų elementų, A ir B formuojančių jungčių, elektronegatyvumas buvo susijęs su papildoma energija, susijusia su AB jungtimi.

Kaip tai yra? Teoriškai kovalentinės obligacijos yra stabiliausios, nes jų elektronų pasiskirstymas tarp dviejų atomų yra teisingas; tai yra, AA ir BB molekulėms, abu atomai dalijasi elektronų poros ryšiu tokiu pačiu būdu. Tačiau, jei A yra labiau elektroninis, tuomet ši pora bus didesnė nei A.

Šiuo atveju AB nebėra visiškai kovalentinė, nors jei jos elektronegatyvos labai nesiskiria, galima teigti, kad jos ryšys turi didelį kovalentinį pobūdį. Kai taip atsitinka, ryšys patiria nedidelį nestabilumą ir įgyja papildomą energiją, kaip elektregatyvumo skirtumo tarp A ir B rezultatas.

Kuo didesnis šis skirtumas, tuo didesnė jungties AB galia, taigi, kuo didesnė jungties joninė charakteristika.

Ši skalė atitinka chemijoje dažniausiai naudojamus, o elektronegatyvių reikšmės atsirado iš fluoro atomo vertės priskyrimo 4. Iš ten jie galėtų apskaičiuoti kitus elementus.

Mulliken skalė

Nors Paulingo skalė yra susijusi su energija, susijusia su sąsajomis, Roberto Mullikeno skalė yra labiau susijusi su dviem kitomis periodinėmis savybėmis: jonizacijos energija (EI) ir elektroniniu afinitetu (AE).

Taigi elementas su didelėmis EI ir AE reikšmėmis yra labai elektronegatyvus, todėl jis pritraukia elektronus iš molekulinės aplinkos.

Kodėl? Kadangi EI atspindi, kaip sunku „ištraukti“ išorinį elektroną, ir AE, kaip stabilus yra anijonas, susidarantis dujų fazėje. Jei abi savybės yra didelės, tuomet elementas yra elektronų meilužis.

Mullikeno elektronegatyvumas apskaičiuojamas pagal šią formulę:

Χ _M = ½ (EI + AE)

Tai reiškia, kad χ _M yra lygi vidutinei EI ir AE vertei.

Tačiau, skirtingai nuo Paulingo skalės, kuri priklauso nuo to, kurie atomai sudaro obligacijas, jis yra susijęs su valentinės būsenos savybėmis (su stabilesnėmis elektroninėmis konfigūracijomis).

Abi skalės sukuria panašias elementų elektronegatyvumo vertes ir yra maždaug susijusios su toliau pateiktu pertvarkymu:

Χ _P = 1, 35 (Χ _M ) 1/2 - 1, 37

Abi X _M ir X _P yra dimensijos; tai yra, jiems trūksta vienetų.

AL Allred ir E.Rochow skalė

Yra ir kitų elektronegatūros skalių, tokių kaip Sandersonas ir Allenas. Tačiau tas, kuris seka pirmuosius du, yra Allred ir Rochow skalė (χ _AR ). Šį kartą jis yra pagrįstas efektyviu branduolinio krūvio ir elektronų patyrimu atomų paviršiuje. Todėl jis yra tiesiogiai susijęs su patraukliu branduolio stiprumu ir ekrano efektu.

Kaip periodiškoje lentelėje skiriasi elektronegatyvumas?

Nepriklausomai nuo svarstyklių ar vertybių, elektronegatyvumas per laikotarpį iš dešinės į kairę padidėja, o grupėse - iš apačios į viršų. Taigi jis didėja link viršutinio dešiniojo įstrižainės (neskaitant helio), kol jis atitinka fluoridą.

Aukščiau esančiame paveikslėlyje galite pamatyti ką tik pasakyta. Paulingo elektronegatyvumai išreiškiami periodinėje lentelėje pagal ląstelių spalvas. Kadangi fluoras yra labiausiai elektronegatyvus, jis atitinka ryškesnę violetinę spalvą, tuo tarpu mažiau elektronų (arba elektropozityvių) tamsesnių spalvų.

Taip pat galima pastebėti, kad grupių vadovai (H, Be, B, C ir tt) turi šviesesnes spalvas ir kad, eidami per grupę, kiti elementai tampa tamsesni. Kodėl taip? Atsakymas vėl yra savybės EI, AE, Zef (efektyvus branduolinis krūvis) ir atominiame spindulyje.

Atomas molekulėje

Atskiri atomai turi tikrą branduolinį krūvį Z ir išoriniai elektronai patiria efektyvų branduolinį krūvį dėl ekranavimo efekto.

Kai jis perkeliamas per laikotarpį, „Zef“ didėja taip, kad atomo sutartys; tai reiškia, kad atominis spindulys per tam tikrą laikotarpį sumažėja.

Tai reiškia, kad tuo metu, kai atomas susieja su kitu, elektronai "tekės" link atomo su didesniu Zef. Be to, šis ryšys suteikia jonų, jei yra ryškus elektronų polinkis eiti į atomą. Jei taip nėra, kalbame apie daugiausia kovalentinę obligaciją.

Dėl šios priežasties elektronegatyvumas skiriasi priklausomai nuo atominių spindulių Zef, kurie savo ruožtu yra glaudžiai susiję su EI ir AE. Viskas yra grandinė.

Kas tai yra?

Kas yra elektronegatyvumas? Iš esmės reikia nustatyti, ar dvejetainis junginys yra kovalentinis arba joninis. Kai elektronegatyvumo skirtumas yra labai aukštas (1, 7 ar daugiau vienetų), sakoma, kad junginys yra joninis. Taip pat naudinga išskirti struktūrą, kurioje regionai gali būti turtingiausi elektronuose.

Iš čia galima prognozuoti, kokį mechanizmą ar reakciją junginys gali atlikti. Neturtinguose elektronų regionuose δ + yra įmanoma, kad neigiamo krūvio rūšys veikia tam tikru būdu; ir regionuose, kuriuose yra daug elektronų, jų atomai gali labai specifiškai sąveikauti su kitomis molekulėmis (dipolio-dipolio sąveika).

Pavyzdžiai (chloras, deguonis, natris, fluoras)

Kokios yra chloro, deguonies, natrio ir fluoro atomų elektronegatyvumo vertės? Po fluorido, kuris yra labiausiai elektronegatyvus? Naudojant periodinę lentelę pastebima, kad natrio druska yra tamsiai violetinė, o deguonies ir chloro spalvos yra labai panašios.

Savo elektroninės reikšmės Paulingui, Mullikenui ir Allredui-Rochovui yra tokios:

Na (0, 93, 1, 21, 1, 01).

O (3, 44, 3, 22, 3, 50).

Cl (3, 16, 3, 54, 2, 83).

F (3, 98, 4, 43, 4, 10).

Atkreipkite dėmesį, kad skaičiuojant reikšmes yra skirtumas tarp deguonies ir chloro negatyvumo.

Pagal Mulliken skalę, chloras yra labiau elektroninis nei deguonies, skirtingai nei Paulingas ir Allredas-Rochovas. Abiejų elementų elektronegatyvumo skirtumas dar labiau matomas naudojant Allred-Rochow skalę. Galiausiai, fluoras, nepriklausomai nuo pasirinktos skalės, yra labiausiai elektronegatyvus.

Todėl, kai molekulėje yra F atomas, tai reiškia, kad ryšys turi didelį joninį charakterį.