Шкала електронегативності, варіація, корисність і приклади



The електронегативність є відносною періодичною властивістю, що стосується здатності атома притягати електронну щільність з його молекулярного середовища. Саме тенденція атома притягувати електрони, коли вона прикріплена до молекули. Це відображається в поведінці багатьох сполук і в тому, як вони взаємодіють між собою між собою.

Не всі елементи притягують електрони з сусідніх атомів в рівній мірі. Для тих, хто легко передає електронну щільність, вони кажуть, що вони є електропозитивні, а ті, що "покривають" себе електронами електронегативний. Є багато способів пояснити та спостерігати за цією властивістю (або концепцією).

Наприклад, в картах електростатичних потенціалів для молекули (наприклад, діоксид хлору на зображенні вище, ClO)2) спостерігається вплив різних електронегативностей на атоми хлору та кисню.

Червоний колір вказує на багаті електронами області молекули, δ-, а блакитний - ті, які є бідними до електронів, δ +. Таким чином, після серії обчислювальних розрахунків цей тип карт може бути встановлений; багато з них показують пряму залежність між розташуванням електронегативних атомів і δ-.

Він також може бути візуалізований таким чином: в межах молекули транзит електронів частіше відбувається в околі більш електронегативних атомів. Саме з цієї причини для ClO2 атоми кисню (червоні сфери) оточені червоною хмарою, а атом хлору (зелена сфера) блакитної хмари.

Визначення електронегативності залежить від підходу, який дається феномену, що існує декількома шкалами, які розглядають його з певних аспектів. Проте, всі шкали мають спільне, що вони підтримуються внутрішньою природою атомів.

Індекс

  • 1 Ваги електронегативності
    • 1.1 Шкала Полінг
    • 1.2 Маллікен масштабу
    • 1.3 Шкала А.Л. Олред і Е. Рохов
  • 2 Як змінюється електронегативність в періодичній таблиці?
    • 2.1 Атом в молекулі
  • 3 Для чого це??
  • 4 Приклади (хлор, кисень, натрій, фтор)
  • 5 Посилання

Ваги електронегативності

Електронегативність не є властивістю, яка може бути кількісно визначена, а також не має абсолютних значень. Чому? Оскільки тенденція атома до залучення електронної щільності до неї не однакова у всіх сполуках. Іншими словами: електронегативність змінюється в залежності від молекули.

Так для молекули ClO2 атом Cl буде змінюватися атомом Cl, тоді тенденція O притягувати електрони також буде змінюватися; вона може збільшуватися (робити хмару червонішою) або зменшуватися (втрачати колір). Різниця полягала б у створеній новій N-O зв'язці, щоб мати молекулу O-N-O (діоксид азоту, NO2).

Оскільки електронегативність атома не однакова для всіх його молекулярних середовищ, необхідно визначити його в термінах інших змінних. Таким чином, ми маємо значення, які служать в якості опорних і дозволяють прогнозувати, наприклад, тип зв'язування, який утворюється (іонний або ковалентний).

Шкала Полінг

Великий вчений і лауреат двох Нобелівських премій, Лінус Паулінг, запропонував в 1932 році кількісну (вимірну) форму електронегатива, відому як шкала Паулінга. У ньому електронегативність двох елементів, A та B, що утворюють зв'язки, була пов'язана з додатковою енергією, пов'язаною з іонним характером зв'язку A-B..

Як це? Теоретично, ковалентні зв'язки є найбільш стійкими, оскільки розподіл їх електронів між двома атомами справедливий; для молекул A-A і B-B обидва атоми поділяють електронну пару зв'язку таким же чином. Однак, якщо A є більш електронегативним, то ця пара буде більше A, ніж B.

У цьому випадку A-B більше не є повністю ковалентним, хоча, якщо його електронегативність не відрізняється багато, можна сказати, що її зв'язок має високий ковалентний характер. Коли це відбувається, зв'язок зазнає невелику нестійкість і отримує додаткову енергію як результат різниці електронегативності між A і B..

Чим більша ця різниця, тим вище потужність ланки A-B, а отже, і більший іонний характер зв'язку.

Ця шкала являє собою найбільш використовуваний в хімії, і значення електронегативності виникли з присвоєння значення 4 для атома фтору. Звідти вони могли розрахувати інші елементи.

Маллікен масштабу

Хоча шкала Паулінга пов'язана з енергією, пов'язаною з зв'язками, шкала Роберта Муллікена більше пов'язана з двома іншими періодичними властивостями: енергією іонізації (ЕІ) і електронною спорідненістю (АЕ).

Таким чином, елемент з високими значеннями EI і AE є дуже електронегативним, і тому він буде залучати електрони з його молекулярного середовища..

Чому? Оскільки EI відображає, наскільки важко «витягнути» зовнішній електрон, а AE, наскільки стабільним є аніон, утворений в газовій фазі. Якщо обидві властивості мають високі величини, то елемент є "любителем" електронів.

Електронегативність Mulliken обчислюється за такою формулою:

ΧМ = ½ (EI + AE)

Тобто χМ дорівнює середньому значенню EI і AE.

Однак, на відміну від шкали Паулінга, яка залежить від того, які атоми утворюють зв'язки, вона пов'язана з властивостями валентного стану (з її більш стабільними електронними конфігураціями)..

Обидві шкали генерують подібні значення електронегативності для елементів і приблизно відносяться до наступного перетворення:

ΧP = 1,35 (М)1/2 - 1.37

Обидва XМ як XP вони є безрозмірними значеннями; їм не вистачає одиниць.

Шкала А.Л. Олред і Е. Рохов

Є й інші шкали електронегативності, такі як Сандерсон і Аллен. Проте, перша, що випливає з перших двох, є шкалою Аллера і Рохува (χAR). Цього разу вона ґрунтується на ефективному заряді ядер на досвіді електронів на поверхні атомів. Тому вона безпосередньо пов'язана з привабливою силою ядра і ефектом екрану.

Як змінюється електронегативність в періодичній таблиці?

Незалежно від масштабів або значень, які ви маєте, електронегативність збільшується справа наліво на певний період, а знизу вгору в групах. Таким чином, він зростає у напрямку до верхньої правої діагоналі (без підрахунку гелію), поки не зустрінеться з фтором.

На зображенні вище можна побачити те, що було сказано. Електронегативність Паулінга виражається в періодичній таблиці за кольорами клітин. Оскільки фтор є найбільш електронегативним, він відповідає більш вираженому пурпуровому кольору, тоді як менш електронегативним (або електропозитивним) більш темним кольорам.

Можна також помітити, що голови груп (H, Be, B, C і т.д.) мають кольори світліші, і що, як ви йдете вниз по групі, інші елементи стають темнішими. Чому це? Відповідь знову на властивості EI, AE, Zef (ефективний ядерний заряд) і в атомному радіусі.

Атом в молекулі

Окремі атоми мають реальний ядерний заряд Z, а зовнішні електрони страждають ефективним ядерним зарядом через захисний ефект.

По мірі проходження періоду, Зеф зростає таким чином, що атом стикається; атомні радіуси зменшуються протягом періоду.

Це призводить до того, що в момент зв'язування атома з іншим, електрони "перетікають" до атома з великим Зефом. Крім того, це дає іонний характер зв'язку, якщо є виражена тенденція електронів рухатися до атома. Коли це не так, ми говоримо про переважно ковалентную зв'язок.

З цієї причини електронегативність змінюється залежно від атомних радіусів Zef, які в свою чергу тісно пов'язані з EI і AE. Все це ланцюг.

Для чого це??

Для чого призначена електронегативність? В принципі визначити, чи є бінарне з'єднання ковалентним або іонним. Коли різниця в електронегативності дуже висока (зі швидкістю 1,7 або більше одиниць), з'єднання вважається іонним. Крім того, корисно розрізнити в структурі, які регіони, можливо, будуть найбагатшими за електрони.

Звідси можна передбачити, який механізм або реакція може зазнати з'єднання. У бідних областях електронів, δ +, можливо, що негативно заряджені види працюють певним чином; і в областях, багатих електронами, їхні атоми можуть взаємодіяти дуже специфічно з іншими молекулами (диполь-дипольні взаємодії).

Приклади (хлор, кисень, натрій, фтор)

Які значення мають електронегативність для атомів хлору, кисню, натрію та фтору? Після фтору, хто є найбільш електронегативним? За допомогою періодичної таблиці спостерігається, що натрій має темно-пурпурний колір, а кольори для кисню і хлору візуально дуже схожі..

Його значення електронегативності для шкал Pauling, Mulliken і Allred-Rochow становлять:

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).

Зауважимо, що з числовими значеннями спостерігається різниця між негативами кисню і хлору.

За шкалою Муллікена, хлор є більш електронегативним, ніж кисень, на відміну від шкал Паулінга та Алреда-Рохува. Різниця в електронегативності між обома елементами ще більш очевидна, використовуючи шкалу Allred-Rochow. І, нарешті, фтор незалежно від обраної шкали є найбільш електронегативним.

Тому, коли в молекулі є атом F, це означає, що зв'язок буде мати високий іонний характер.

Список літератури

  1. Shiver & Atkins. (2008). Неорганічна хімія (Четверте видання., Стор. 30 і 44). Mc Graw Hill.
  2. Джим Кларк (2000). Електронегативність. Взяті з: chemguide.co.uk
  3. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (11 грудня 2017 року). Визначення електронегативності та приклади. Взяті з: thoughtco.com
  4. Марк Е. Такерман. (05 листопада 2011 р.) Шкала електронегативності. Взяті з: nyu.edu
  5. Вікіпедія. (2018). Електронегативність Взяті з сайту: en.wikipedia.org