- Elektronická aktivita prvkov
- Elektronegativita v periodickej tabuľke
- Väzbový rozdiel v energii
- Rovnice pre elektroegativitu
- príklad
- Riešenie
- Zložené YJ
- Zložené YN
- Zložené MN
- Composite JM
- Referencie
Pauling mierka je ľubovoľný meradle používajú v chémii pre vyjadrenie elektronegativitu prvkov. Toto je definované ako tendencia určitého atómu priťahovať elektróny, keď sa kombinuje s iným atómom.
V tomto zmysle majú prvky s vysokou elektronegativitou tendenciu získavať elektróny ľahko. Sú to nekovy, zatiaľ čo z ich strany, menej elektronegatívnych prvkov, ako sú kovy, je ľahšie vzdať sa elektrónov.
Obrázok 1. Paulingova stupnica. Zdroj: Wikimedia Commons.
Znalosť elektronegativity prvku má preto predstavu o type väzby, ktorú je schopná vytvoriť, keď sa kombinuje s iným. Uvidíme to s číselným príkladom neskôr.
Na základe týchto informácií je možné predpovedať mnohé vlastnosti, ktoré bude mať zlúčenina, čo je veľmi užitočné v experimentálnej chémii a pre vedu o materiáloch, kde sa neustále vytvárajú nové zlúčeniny.
Je však vhodné objasniť, že napriek tomu, aké dôležité je, neexistuje jediný spôsob, ako určiť elektronegativitu; Paulingova stupnica je iba jedným z rôznych spôsobov, ako ju nájsť, hoci je jedným z najpoužívanejších.
Pauling's je v skutočnosti ľubovoľná stupnica, v ktorej je každému prvku v periodickej tabuľke priradená číselná hodnota, ktorá odráža jeho elektronegativitu. Vidíme to na obrázku 1, kde máme elektronegativitu každého prvku, ktorú určil dvojnásobný laureát Nobelovej ceny Linus Pauling (1901 - 1994) okolo roku 1939.
Elektronická aktivita prvkov
Pauling spolu s Donom M. Yostom zistili hodnoty elektronegativity empiricky prostredníctvom experimentálnych údajov získaných meraním väzbovej energie.
Pauling priradil prvok fluór - nad a napravo od tabuľky na obrázku 1 - najvyššiu elektronegativitu, s číslom 4.0. Takže keď fluór tvorí väzby, vykazuje najvyššiu tendenciu priťahovať elektróny všetkých prvkov.
Druhý je kyslík s 3,5 a tretí je dusík s 3,0. Obidve sú umiestnené v hornej a pravej časti tabuľky.
Na druhej strane, v opačnom extréme je najmenším elektronegatívnym prvkom cézium, ktorého symbolom je Cs, ktoré sa nachádza vľavo od stola a ktorému Pauling pridelil číslo 0.7.
Elektronegativita v periodickej tabuľke
Všeobecne a, ako je vidieť na obrázku 1, sa v periodickej tabuľke zvyšuje elektronická aktivita - a ionizačná energia - zľava doprava. Celkový trend tiež naznačuje pokles pri pohybe nahor a nadol.
Preto budeme mať v pravom hornom rohu tabuľky najviac elektronegatívne prvky: fluór, kyslík, chlór, dusík. Najmenej elektronegatívny - alebo najviac elektropozitívny, ak dávate prednosť - nájdete vľavo: lítium, sodík, draslík a ďalšie prvky zo skupiny 1 - stĺpec vľavo extrémne zodpovedajúci alkalickým kovom a kovom alkalických zemín.
V každom stĺpci klesá elektronegativita so zvyšujúcim sa atómovým číslom prvku, s výnimkou prechodných kovov v strede, ktoré tento trend nenasledujú.
Dôležitým bodom, ktorý treba poznamenať, je skutočnosť, že elektronická aktivita je relatívna, nie je nemennou vlastnosťou každého prvku a meria sa iba vo vzťahu k iným prvkom. Veľa závisí od oxidačného stavu, takže ten istý prvok môže vykazovať rôznu elektronegativitu v závislosti od typu zlúčeniny, ktorú tvorí.
Väzbový rozdiel v energii
Obrázok 2. Americký chemik Linus Pauling v roku 1955. Zdroj: Wikimedia Commons.
V chémii je väzba spôsob, akým sa atómy, rovnaké alebo rôzne, spoja, aby vytvorili molekuly. Medzi atómami, ktoré ich drží stabilne, sa objavujú sily.
Existuje niekoľko typov odkazov, ale tu sa zvažujú dva:
-Covalent, v ktorom atómy podobných elektronegativít zdieľajú pár elektrónov.
-Iónové, často medzi atómami s rôznymi elektronegativitami, v ktorých prevláda elektrostatická príťažlivosť.
Predpokladajme, že dva prvky A a B môžu spolu vytvárať molekuly, označené AA a BB. A dokážu sa tiež spojiť, aby vytvorili zmes AB, a to prostredníctvom nejakého druhu väzby.
Vďaka účasti medzimolekulárnych síl je väzba energia. Napríklad energia vo väzbe AA je E AA, vo väzbe BB je EBB a nakoniec v zlúčenine AB je E AB .
Ak bola molekula AB vytvorená kovalentnou väzbou, teoreticky je energia väzby priemerom energií E AA a E BB :
E AB = ½ (E AA + E BB )
Pauling vypočítal E AB pre rôzne zlúčeniny, experimentálne zmeral a určil rozdiel medzi týmito dvoma hodnotami, ktoré pomenoval Δ:
Δ = - (E AB ) merané - (E AB ) teoretické - = - (E AB ) merané - ½ (E AA + E BB ) -
Pauling uvažoval takto: ak je A veľmi blízko 0, znamená to, že elektronegativita oboch prvkov je podobná a väzba, ktorá ich spája, je kovalentná. Ale ak A nie je malé, potom väzba medzi A a B nie je čisto kovalentná.
Čím väčšia je absolútna hodnota A, tým väčší je rozdiel medzi elektronegativitou prvkov A a B, a teda väzba, ktorá ich spája, bude iónového typu. Neskôr nájde čitateľ príklad, v ktorom je pomocou výpočtu A možné určiť typ väzby zlúčeniny.
Rovnice pre elektroegativitu
Za predpokladu, že rozdiel v energiách je signálom, ktorý rozlišuje povahu väzby, Pauling uskutočnil mnoho experimentov, ktoré ho viedli k vytvoreniu empirického výrazu pre relatívne elektronegativity dvoch prvkov A a B, ktoré tvoria molekulu.
Pauling označil túto elektronegativitu ako χ (grécke písmeno „chi“) a definoval Δ takto:
f 2 Δ = 2
χ (A) - χ (B) = f = A = 0,102 ° A
Všimnite si, že Δ je kladné množstvo. Faktor f = 0,102, ktorý sa objaví vynásobením druhej odmocniny Δ, je prevodný koeficient medzi kJ (kilojouly) a eV (elektrónový volt), obidve jednotky energie.
Ak sa namiesto toho použijú kiloklorie a elektrónové napätie, rozdiel v elektronegativitách sa vyjadrí podobným vzorcom, ale f = 0,208:
χ (A) - χ (B) = 0,208√A
Pauling začal priradením vodíka hodnotu 2,1, predchádzajúcu hodnotu získanú chemikom Robertom Mullikenom. Tento prvok si vybral ako svoj východiskový bod, pretože vytvára kovalentné väzby s mnohými ďalšími.
Pomocou predchádzajúcej rovnice pokračoval v prideľovaní relatívnych hodnôt zvyškom prvkov. Uvedomil si teda, že elektronická aktivita sa zvyšuje pri pohybe zľava doprava a zhora nadol v periodickej tabuľke, ako je opísané v predchádzajúcej časti.
príklad
Nižšie je uvedený zoznam prvkov: N, J, Y a M a ich príslušné elektronegativity Χ podľa Paulingovej stupnice:
- N : Χ = 4,0
- J : Χ = 1,5
- Y : Χ = 0,9
- M : Χ = 1,6
Medzi týmito zlúčeninami vznikajúcimi s nimi:
YJ, YN, MN a JM
Označte ten s najvyšším iónovým charakterom a ten, ktorého povaha je kovalentná. Odôvodnite svoju odpoveď.
Riešenie
Podľa kritérií stanovených Paulingom bude zlúčenina s najvyšším iónovým charakterom zlúčenina s najväčším rozdielom medzi elektronegativitami, a preto s vyššou hodnotou A. Zlúčenina s najnižším energetickým rozdielom je zlúčenina s kovalentnou väzbou.
Potom vypočítame, koľko Δ stojí za každú zlúčeninu takto:
Zložené YJ
A = 2 = (0,9 - 1,5) 2 = 0,36
Zložené YN
A = 2 = (0,9 - 4,0) 2 = 9,61
Zložené MN
A = 2 = (1,6 - 4,0) 2 = 5,76
Composite JM
A = 2 = (1,5 - 1,6) 2 = 0,01
Z predchádzajúcich výsledkov je možné odvodiť, že iónová zlúčenina je YN, ktorej A = 9,61, zatiaľ čo kovalentná zlúčenina je JM, s A = 0,01.
Referencie
- Chemistry Libretexts. Pauling Electronegativity. Obnovené z: chem.libretexts.org.
- Kniha IUPAC Gold. Electronegativity. Obnovené z: goldbook.iupac.org.
- Salas-Banuet, G. Nepochopená elektronická aktivita. Získané z: scielo.org.
- Vedecké texty. Electronegativity. Zozbierané z: textycientificos.com.
- Whitten, K. 2010. Chemistry. 9 .. Ed. Brooks / Cole. Cengage Learning.
- Wikipedia. Kovalentná väzba. Obnovené z: es.wikipedia.org.
- Wikipedia. Iónová väzba. Obnovené z: es.wikipedia.org.