Skale elektronegativnosti, variacije, uporabnost in primeri



The elektronegativnost je relativna periodična lastnost, ki se nanaša na sposobnost atoma, da pritegne elektronsko gostoto iz svojega molekularnega okolja. To je težnja atoma, da pritegne elektrone, ko je pritrjena na molekulo. To se odraža v obnašanju mnogih spojin in v njihovem medsebojnem medsebojnem delovanju.

Vsi elementi ne privabljajo elektronov iz sosednjih atomov v enaki meri. V primeru tistih, ki enostavno prepustijo elektronsko gostoto, naj bi bila elektropozitivno, medtem ko so tisti, ki se "pokrivajo" z elektroni elektronegativno. Obstaja veliko načinov za razlago in opazovanje te lastnosti (ali koncepta).

Na primer, v zemljevidih ​​elektrostatičnih potencialov za molekulo (kot je klorov dioksid na sliki zgoraj, ClO)2) opazimo učinek različnih elektronegativnosti za atome klora in kisika.

Rdeča barva označuje območja molekul, bogatih z elektroni, δ- in modro barvo tiste, ki so revne z elektroni, δ +. Tako lahko po vrsti računalniških izračunov določimo to vrsto zemljevidov; mnogi od njih kažejo neposredno povezavo med lokacijo elektronegativnih atomov in δ-.

Lahko jo vizualiziramo takole: v molekuli je večja verjetnost, da se tranzit elektronov pojavi v bližini več elektronegativnih atomov. Zato je za ClO2 atomi kisika (rdeče krogle) so obdani z rdečim oblakom, medtem ko je atom klora (zelena krogla) modrikastega oblaka.

Opredelitev elektronegativnosti je odvisna od pristopa, ki je podan pojavu, ki obstaja v več lestvicah, ki ga upoštevajo iz določenih vidikov. Vendar pa imajo vse lestvice skupno to, da jih podpira notranja narava atomov.

Indeks

  • 1 Lestvice elektronegativnosti
    • 1.1 Paulingova lestvica
    • 1.2 Mullikenova lestvica
    • 1.3 Lestvica A.L. Allred in E.Rochow
  • 2 Kako se elektronegativnost razlikuje v periodnem sistemu?
    • 2.1 Atom v molekuli
  • 3 Za kaj gre??
  • 4 Primeri (klor, kisik, natrij, fluor)
  • 5 Reference

Lestvice elektronegativnosti

Elektronegativnost ni lastnost, ki jo je mogoče kvantificirati in nima absolutnih vrednosti. Zakaj? Ker težnja atoma k privabljanju elektronske gostote proti njej ni enaka v vseh spojinah. Z drugimi besedami: elektronegativnost je odvisna od molekule.

Da za molekulo ClO2 atom Cl se bo spremenil z vrednostjo N, potem bi se spremenila tudi tendenca O, da privabi elektrone; lahko se poveča (zmanjša oblak) ali zmanjša (izgubi barvo). Razlika bi bila v oblikovani novi vezi N-O, da bi tako imeli molekulo O-N-O (dušikov dioksid, NO2).

Ker elektronegativnost atoma ni enaka za vsa molekularna okolja, jo je treba opredeliti v smislu drugih spremenljivk. Na ta način imamo vrednosti, ki služijo kot referenca in ki nam omogočajo napovedati, na primer, vrsto vezave, ki se oblikuje (ionska ali kovalentna)..

Paulingova lestvica

Veliki znanstvenik in dobitnik dveh Nobelovih nagrad, Linus Pauling, je leta 1932 predlagal kvantitativno (merljivo) obliko elektronegativa, znanega kot Paulingova lestvica. V njej je bila elektronegativnost dveh elementov, A in B, ki tvorita vezi, povezana z dodatno energijo, povezano z ionskim značajem A-B vezi..

Kako je to? Teoretično so kovalentne vezi najbolj stabilne, saj je porazdelitev njihovih elektronov med dvema atomoma pravična; za molekule A-A in B-B oba atoma delita elektronski par vezi na enak način. Vendar, če je A bolj elektronegativen, bo ta par več kot A kot B.

V tem primeru A-B ni več popolnoma kovalenten, čeprav se njegove elektronegativnosti ne razlikujejo veliko, lahko rečemo, da ima njena vez visoka kovalentnost. Ko se to zgodi, ima vez majhno nestabilnost in pridobi dodatno energijo kot produkt elektronegativnosti razlike med A in B..

Večja kot je ta razlika, večja je moč povezave A-B in posledično večji je ionski značaj povezave.

Ta lestvica predstavlja najpogostejšo uporabo v kemiji in vrednosti elektronegativnosti so nastale pri dodelitvi vrednosti 4 za atom fluora. Od tam so lahko izračunali druge elemente.

Mulliken lestvica

Medtem ko je Paulingova lestvica povezana z energijo, povezano s povezavami, je lestvica Roberta Mullikena bolj povezana z dvema drugimi periodičnimi lastnostmi: ionizacijsko energijo (EI) in elektronsko afiniteto (AE)..

Tako je element z visokimi vrednostmi EI in AE zelo elektronegativen, zato bo privlačil elektrone iz njegovega molekularnega okolja..

Zakaj? Ker EI odraža, kako težko je "potegniti" zunanji elektron, in AE, kako stabilen je anion, ki nastane v plinski fazi. Če imata obe lastnosti velike magnitude, je element "ljubimec" elektronov.

Elektronegativnosti Mullikena se izračunajo po naslednji formuli:

ΧM = ½ (EI + AE)

To je, χM je enaka povprečni vrednosti EI in AE.

Vendar pa je za razliko od Paulingove lestvice, ki je odvisna od tega, kateri atomi tvorijo vezi, povezana z lastnostmi valenčnega stanja (z bolj stabilnimi elektronskimi konfiguracijami)..

Obe lestvici ustvarjata podobne vrednosti elektronegativnosti za elemente in sta približno povezani z naslednjo pretvorbo:

ΧP = 1,35 (M)1/2 - 1.37

Oba XM kot XP so brezrazsežne vrednosti; to pomeni, da nimajo enot.

Lestvica A.L. Allred in E.Rochow

Obstajajo še druge lestvice elektronegativnosti, kot sta Sanderson in Allen. Toda sledi prvi dve lestvici Allred in Rochow (χAR). Tokrat temelji na učinkovitem jedrskem naboju, ki ga elektron doživlja na površini atomov. Zato je neposredno povezana z privlačno močjo jedra in učinkom zaslona.

Kako se elektronegativnost razlikuje v periodnem sistemu?

Ne glede na lestvice ali vrednosti, ki jih imate, se elektronegativnost povečuje od desne proti levi za čas in od spodaj navzgor v skupinah. Tako se poveča proti zgornji desni diagonali (brez štetja helija), dokler ne doseže fluora.

Na zgornji sliki lahko vidite, kaj je bilo pravkar povedano. Paulingove elektronegativnosti so izražene v periodnem sistemu glede na barve celic. Ker je fluor najbolj elektronegativen, ustreza bolj izraziti vijolični barvi, medtem ko manj elektronegativnim (ali elektropozitivnim) temnejšim barvam..

Opazimo lahko tudi, da imajo glave skupin (H, Be, B, C itd.) Barve svetlejše in da, ko se spustite skozi skupino, postanejo drugi elementi temnejši. Zakaj je to? Odgovor je ponovno na lastnostih EI, AE, Zef (učinkovit jedrski naboj) in v atomskem radiju.

Atom v molekuli

Posamezni atomi imajo dejanski jedrski naboj Z, zunanji elektroni pa zaradi efekta zaščite trpijo učinkovito jedrsko naelektrenje.

Ko se giblje skozi obdobje, se Zef povečuje tako, da se atom zoži; to pomeni, da se atomski polmeri v določenem obdobju zmanjšajo.

Posledica tega je, da v trenutku, ko atom povežemo z drugim, elektroni "tečejo" proti atomu z večjim Zefom. Tudi to daje povezavi ionski značaj, če obstaja izrazita težnja elektronov, da gredo proti atomu. Če ni tako, govorimo o pretežno kovalentni vezi.

Zato se elektronegativnost spreminja glede na atomski polmer, Zef, ki je tesno povezan z EI in AE. Vse je veriga.

Za kaj je??

Za kaj je elektronegativnost? Načeloma določimo, ali je binarna spojina kovalentna ali ionska. Če je razlika v elektronegativnosti zelo visoka (s hitrostjo 1,7 enot ali več), naj bi bila spojina ionska. Prav tako je koristno v strukturi razbrati, katere regije bodo morda najbogatejše z elektroni.

Od tu je mogoče predvideti, kateri mehanizem ali reakcijo lahko spojina podvrže. V revnih območjih elektronov, δ +, je možno, da negativno nabite vrste delujejo na določen način; in v regijah, ki so bogate z elektroni, lahko njihovi atomi zelo specifično sodelujejo z drugimi molekulami (dipol-dipolne interakcije).

Primeri (klor, kisik, natrij, fluor)

Kakšne so vrednosti elektronegativnosti za atome klora, kisika, natrija in fluora? Kdo je po fluoridu najbolj elektronegativen? Z uporabo periodnega sistema ugotavljamo, da ima natrij temno vijolično barvo, barve za kisik in klor pa so vizualno zelo podobne..

Njegove vrednosti elektronegativnosti za lestvice Pauling, Mulliken in Allred-Rochow so:

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).

Upoštevajte, da pri numeričnih vrednostih opazimo razliko med negativnostjo kisika in klora.

Glede na Mullikenovo lestvico je klor bolj elektronegativen kot kisik, za razliko od lestvic Pauling in Allred-Rochow. Razlika v elektronegativnosti med obema elementoma je še bolj očitna z uporabo Allred-Rochowove lestvice. In končno, fluor, ne glede na izbrano lestvico, je najbolj elektronegativen.

Torej, kjer je atom F v molekuli, pomeni, da ima vez visoko ionsko naravo.

Reference

  1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija (Četrta izdaja, str. 30 in 44). Mc Graw Hill.
  2. Jim Clark (2000). Elektronegativnost. Vzeto iz: chemguide.co.uk
  3. Anne Marie Helmenstine, dr. (11. december 2017). Definicija in primeri elektronegativnosti. Vzeto iz: thoughtco.com
  4. Mark E. Tuckerman. (5. november 2011). Lestvica elektronegativnosti. Vzeto iz: nyu.edu
  5. Wikipedija. (2018). Elektronegativnost Vzeto iz: en.wikipedia.org