ELEKTRONEGATIVITA: STUPNICE, VARIÁCIE, UŽITOČNOSŤ A PRÍKLADY - CHÉMIA - 2025

Elektronegativita je periodická vlastnosť relatívna týkajúce sa schopnosti atómu priťahovať elektróny hustotu svojej molekulárnej prostredie. Je to tendencia atómu priťahovať elektróny, keď je pripojená k molekule. To sa odráža v správaní sa mnohých zlúčenín a na tom, ako intermolekulárne interagujú.

Nie všetky prvky priťahujú elektróny zo susedných atómov v rovnakej miere. V prípade tých, ktorí sa ľahko vzdajú hustoty elektrónov, sa hovorí, že sú elektropositívni, zatiaľ čo tí, ktorí sa „pokrývajú“ elektrónmi, sú elektronegatívni. Existuje veľa spôsobov, ako vysvetliť a pozorovať túto vlastnosť (alebo koncepciu).

Zdroj: Wikipedia Commons.

Napríklad, v elektrostatických potenciálny máp pre molekuly (ako je tá, pre oxid chloričitý v obrázku vyššie, ClO ₂ ) vplyv rôznych electronegativities je pozorované u chlóru a atómy kyslíka.

Červená farba označuje oblasti molekuly bohaté na elektróny, 8 a modrá farba označuje oblasti, ktoré sú elektrónovo chudobné, 8 +. Takto možno po sérii výpočtových výpočtov vytvoriť tento typ mapy; mnohé z nich ukazujú priamy vzťah medzi umiestnením elektrónegatívnych atómov a 5-.

Môže sa tiež vizualizovať nasledovne: v molekule je tranzit elektrónov pravdepodobnejší v blízkosti najviac elektronegatívnych atómov. Je to z toho dôvodu, že pre odev ₂ atómy kyslíka (červené gule) sú obklopené červeným mraku, pričom atóm chlóru (zelená guľa) namodralý mrak.

Definícia elektronegativity závisí od prístupu, ktorý sa k danému javu dáva, existuje niekoľko stupníc, ktoré ho zohľadňujú z určitých hľadísk. Všetky škály však majú spoločné to, že sú podporované vnútornou podstatou atómov.

Váhy na elektronickú reguláciu

Elektronegativita nie je vlastnosťou, ktorú je možné kvantifikovať, ani nemá absolútne hodnoty. Prečo? Pretože tendencia atómu priťahovať elektrónovú hustotu k nemu nie je rovnaká vo všetkých zlúčeninách. Inými slovami: elektronegativita sa líši v závislosti od molekuly.

Ak sa pre ClO ₂ molekuly, atóm chlóru boli vymenené pre atóm dusíka, potom je tendencia O priťahovať elektróny by tiež zmeniť; mohlo by to stúpnuť (spôsobiť cloud červenanie) alebo znížiť (stratiť farbu). Rozdiel bude ležať v novej NO väzby vytvorené, a má tak ONO molekuly (oxidu dusičitého, NO ₂ ).

Nakoľko elektronegativita atómu nie je rovnaká pre celé jeho molekulárne prostredie, je potrebné ho definovať ako ďalšie premenné. Týmto spôsobom máme hodnoty, ktoré slúžia ako referencia a ktoré umožňujú predpovedať napríklad typ vytvorenej väzby (iónový alebo kovalentný).

Paulingova stupnica

Veľký vedec a víťaz dvoch Nobelových cien, Linus Pauling, navrhol v roku 1932 kvantitatívnu (merateľnú) formu elektronegatívu známeho ako Paulingova stupnica. V ňom bola elektronegativita dvoch prvkov, A a B, tvoriacich väzby, spojená s extra energiou spojenou s iónovým charakterom väzby AB.

Ako je to? Teoreticky kovalentné väzby sú najstabilnejšie, pretože rozdelenie ich elektrónov medzi dva atómy je spravodlivé; to znamená, že pre molekuly AA a BB oba atómy zdieľajú pár elektrónov väzby rovnakým spôsobom. Ak je však A viac elektronegatívna, potom bude tento pár viac z A ako z B.

V tomto prípade AB už nie je úplne kovalentná, hoci ak sa jej elektronická potenciálnosť príliš nelíši, dá sa povedať, že jej väzba má vysoký kovalentný charakter. Ak k tomu dôjde, väzba prechádza malú nestabilitu a získava ďalšiu energiu ako produkt rozdielu v elektroegativite medzi A a B.

Čím je tento rozdiel väčší, tým väčšia je energia AB väzby, a tým väčší je iónový charakter tejto väzby.

Táto stupnica predstavuje najrozšírenejšie používané v chémii a hodnoty elektronegativít vznikli priraďovaním hodnoty atómu fluóru 4. Odtiaľ mohli vypočítať, že z ostatných prvkov.

Mullikenova stupnica

Zatiaľ čo Paulingova škála súvisí s energiou spojenou s väzbami, škála Roberta Mullikena súvisí skôr s dvoma ďalšími periodickými vlastnosťami: ionizačnou energiou (EI) a elektrónovou afinitou (AE).

Prvok s vysokými hodnotami EI a AE je teda veľmi elektronegatívny, a preto priťahuje elektróny zo svojho molekulárneho prostredia.

Prečo? Pretože EI odráža, aké ťažké je „vytrhnúť“ z neho vonkajší elektrón a AE, ako stabilný je vytvorený anión v plynnej fáze. Ak majú obidve vlastnosti vysoké hodnoty, potom je prvkom „milenec“ elektrónov.

Mullikenova elektronegativita sa vypočíta podľa tohto vzorca:

Χ _M = ½ (EI + AE)

To znamená, že χ _M sa rovná priemernej hodnote EI a AE.

Avšak na rozdiel od Paulingovej stupnice, ktorá závisí od toho, ktoré atómy tvoria väzby, súvisí s vlastnosťami valenčného stavu (s jeho najstabilnejšími elektronickými konfiguráciami).

Obe stupnice generujú podobné hodnoty elektronegativity pre prvky a sú približne spojené s nasledujúcou premenou:

Χ _P = 1,35 (Χ _M ) ^1/2 - 1,37

Obaja X _M a X _P sú bezrozmerné hodnoty; to znamená, že im chýbajú jednotky.

Stupnica AL Allred a E. Rochow

Existujú aj iné stupnice elektronegativity, napríklad Sandersonova a Allenova stupnica. Za prvými dvoma je však stupnica Allred a Rochow (χ _AR ). Tentoraz je založená na účinnom jadrovom náboji, ktorý elektrón zažije na povrchu atómov. Preto priamo súvisí s príťažlivou silou jadra a efektom sita.

Ako sa mení elektronická aktivita v periodickej tabuľke?

Zdroj: Bartux na nl.wikipedia.

Bez ohľadu na to, aké mierky alebo hodnoty máte, elektronická aktivita sa zvyšuje po určitý čas sprava doľava a v skupinách zdola nahor. Stúpa teda smerom k pravej hornej diagonále (nepočítava sa hélium), kým nenarazí na fluór.

Na obrázku vyššie vidíte, čo už bolo povedané. V periodickej tabuľke sú Paulingove elektronegativity vyjadrené ako funkcia farieb buniek. Pretože fluór je najviac elektronegatívny, má výraznejšiu fialovú farbu, zatiaľ čo najmenej elektronegatívny (alebo elektropozitívny) tmavší odtieň.

Podobne je možné pozorovať, že hlavy skupín (H, Be, B, C, atď.) Majú svetlejšie farby a že keď jeden klesá cez skupinu, ostatné prvky stmavnú. O čom to je? Odpoveď je opäť vo vlastnostiach EI, AE, Zef (efektívny jadrový náboj) a v atómovom polomere.

Atóm v molekule

Jednotlivé atómy majú skutočný jadrový náboj Z a vonkajšie elektróny trpia účinným jadrovým nábojom v dôsledku tienenia.

Ako sa pohybuje v priebehu obdobia, Zef sa zvyšuje takým spôsobom, že sa atóm atakuje; to znamená, že atómové polomery sa v priebehu času znižujú.

To má za následok, že v momente spojenia jedného atómu s druhým elektróny „prúdia“ smerom k atómu s najvyšším Zef. Toto dáva väzbe iónový charakter, ak má elektrón značný sklon smerovať k atómu. Ak to tak nie je, potom hovoríme o prevažne kovalentnom zväzku.

Z tohto dôvodu sa elektronegativita líši podľa atómových polomerov Zef, ktoré zase úzko súvisia s EI a AE. Všetko je reťaz.

Načo to je?

Na čo je elektronická aktivita? V zásade určiť, či je binárna zlúčenina kovalentná alebo iónová. Keď je rozdiel v elektroegativite veľmi vysoký (pri rýchlosti 1,7 jednotky alebo viac), potom sa uvádza, že zlúčenina je iónová. Je tiež užitočné pri zisťovaní štruktúry, ktorá bude pravdepodobne bohatšia na elektróny.

Odtiaľ je možné predpovedať, aký mechanizmus alebo reakcia môže zlúčenina podstúpiť. V elektronicky chudobných oblastiach môžu δ + negatívne nabité druhy pôsobiť určitým spôsobom; a v oblastiach bohatých na elektróny môžu ich atómy veľmi špecificky interagovať s inými molekulami (interakcie dipól-dipól).

Príklady (chlór, kyslík, sodík, fluór)

Aké sú hodnoty elektronegativity pre atómy chlóru, kyslíka, sodíka a fluóru? Kto je po fluóru najviac elektronegatívny? Použitím periodickej tabuľky sa zistilo, že sodík má tmavofialovú farbu, zatiaľ čo farby kyslíka a chlóru sú vizuálne veľmi podobné.

Hodnoty elektronickej aktivity pre váhy Pauling, Mulliken a Allred-Rochow sú:

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

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

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

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

Všimnite si, že pri číselných hodnotách sa pozoruje rozdiel medzi negatívami kyslíka a chlóru.

Podľa Mullikenovej stupnice je chlór viac elektronegatívny ako kyslík, na rozdiel od Paulingovej a Allred-Rochowovej stupnice. Rozdiel v elektronegativite medzi týmito dvoma prvkami je ešte zreteľnejší pomocou stupnice Allred-Rochow. A nakoniec, fluór bez ohľadu na zvolenú stupnicu je najviac elektronegatívny.

Preto, ak je v molekule atóm F, znamená to, že väzba bude mať vysoký iónový charakter.

Referencie

1. Shiver a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie., Strany 30 a 44). Mc Graw Hill.
2. Jim Clark. (2000). Electronegativity. Prevzaté z: chemguide.co.uk
3. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (11. decembra 2017). Definícia a príklady elektroegativity. Prevzaté z: thinkco.com
4. Mark E. Tuckerman. (5. novembra 2011). Stupnica elektroegativity. Prevzaté z: nyu.edu
5. Wikipedia. (2018). Electronegativity. Prevzaté z: es.wikipedia.org