- Lestvice elektronegativnosti
- Paulingova lestvica
- Mulliken lestvica
- AL Allred in E. Rochow lestvica
- Kako se razlikuje elektronegativnost v periodični tabeli?
- Atom v molekuli
- Za kaj gre?
- Primeri (klor, kisik, natrij, fluor)
- Reference
Elektronegativnost je periodično lastnost relativno glede na sposobnost atoma bi pritegnili elektronov gostoto njene molekulske okolja. Nagnjenost atoma privablja elektrone, ko je vezan na molekulo. To se odraža v vedenju številnih spojin in v tem, kako se medsebojno povezujejo med seboj.
Vsi elementi v enaki meri ne pritegnejo elektronov iz sosednjih atomov. Pri tistih, ki zlahka oddajo gostoto elektronov, naj bi bili elektropozitivni, medtem ko so tisti, ki se "pokrivajo" z elektroni, elektronegativni. Obstaja veliko načinov, kako razložiti in opazovati to lastnost (ali koncept).
Vir: Wikipedia Commons.
Na primer, v zemljevidih elektrostatičnega potenciala molekule (kot je ta za klorov dioksid na sliki zgoraj, ClO 2 ) opazimo učinek različnih elektronegativnosti za atome klora in kisika.
Rdeča barva označuje območja molekule, bogata z elektroni, δ-, modra barva pa označuje tista, ki so elektrona slaba, δ +. Tako se lahko po vrsti računskih izračunov vzpostavi ta vrsta zemljevida; mnogi od njih kažejo neposredno povezavo med lokacijo elektronegativnih atomov in δ-.
Vizualiziramo ga lahko tudi na naslednji način: znotraj molekule je verjetno, da bo tranzit elektronov v bližini najbolj elektronegativnih atomov. Zato so za ClO 2 atomi kisika (rdeče krogle) obdani z rdečim oblakom, medtem ko je atom klora (zelena krogla) modrikast oblak.
Opredelitev elektronegativnosti je odvisna od pristopa, ki je dana pojavu, obstaja več lestvic, ki ga obravnavajo z določenih vidikov. Vendar ima vse lestvice skupno to, da jih podpira notranja narava atomov.
Lestvice elektronegativnosti
Elektronegativnost ni lastnost, ki jo je mogoče količinsko ovrednotiti, niti nima absolutnih vrednosti. Zakaj? Ker težnja atoma, da privlači elektronsko gostoto proti njemu, ni enaka v vseh spojinah. Z drugimi besedami: elektronegativnost je odvisna od molekule.
Če bi pri molekuli ClO 2 zamenjali atom Cl za atom N, bi se spremenila tudi težnja O, da bi privabljala elektrone; lahko se poveča (oblak postane bolj rdeč) ali se zmanjša (izgubi barvo). Razlika bi bila v novi tvorjeni vezi NO in tako imela molekulo ONO (dušikov dioksid, NO 2 ).
Ker elektronegativnost atoma ni enaka za vse njegovo molekularno okolje, ga je treba definirati v smislu drugih spremenljivk. Na ta način imamo vrednosti, ki služijo kot referenca in omogočajo napovedovanje na primer vrste vezi, ki se tvori (ionska ali kovalentna).
Paulingova lestvica
Veliki znanstvenik in dobitnik dveh Nobelovih nagrad Linus Pauling je leta 1932 predlagal kvantitativno (merljivo) obliko elektronegativa, znano kot Paulingova lestvica. V njem je bila elektronegativnost dveh elementov, A in B, ki tvorita vezi, povezana z dodatno energijo, povezano z ionskim značajem vezi AB.
Kako je to? Teoretično so kovalentne vezi najbolj stabilne, saj je porazdelitev njihovih elektronov med dvema atomoma pravična; to pomeni, da za molekuli AA in BB oba atoma delita par elektronov vezi na enak način. Če pa je A bolj elektronegativen, bo ta par bolj od A kot od B.
V tem primeru AB ni več popolnoma kovalenten, čeprav se njegove elektronegativnosti ne razlikujejo veliko, lahko rečemo, da ima njegova vez visok kovalenten značaj. Ko se to zgodi, je vez majhna nestabilnost in pridobi dodatno energijo kot produkt razlike v elektronegativnosti med A in B.
Večja kot je ta razlika, večja je energija vezi AB in posledično večji jonski značaj te vezi.
Ta lestvica predstavlja najpogosteje uporabljeno v kemiji, vrednosti elektronegativnosti pa nastanejo z dodelitvijo vrednosti fluora atu 4. Od tam so lahko izračunali ostale elemente.
Mulliken lestvica
Čeprav je Paulingova lestvica povezana z energijo, povezano z vezmi, je lestvica Roberta Mullikena bolj povezana z dvema drugimi periodičnimi lastnostmi: ionizacijsko energijo (EI) in afiniteto elektronov (AE).
Tako je element z visokimi vrednostmi EI in AE zelo elektronegativen, zato bo pritegnil elektrone iz svojega molekularnega okolja.
Zakaj? Ker EI odraža, kako težko je "iztrgati" zunanji elektron iz njega, AE pa, kako stabilen je nastali anion v plinski fazi. Če imata obe lastnosti veliko magnitudo, potem je element "ljubitelj" elektronov.
Elektromagnetnost Mulliken se izračuna po naslednji formuli:
Χ M = ½ (EI + AE)
To pomeni, da je χ M enaka povprečni vrednosti EI in AE.
Vendar je za razliko od Paulingove lestvice, ki je odvisna od tega, kateri atomi tvorijo vezi, povezana z lastnostmi valenčnega stanja (z njegovimi najbolj stabilnimi elektronskimi konfiguracijami).
Obe lestvici ustvarjata podobne vrednosti elektronegativnosti za elemente in so približno povezane z naslednjo reverzijo:
Χ P = 1,35 (Χ M ) 1/2 - 1,37
Tako X M kot X P sta brezdimenzijski vrednosti; to pomeni, da jim manjka enot.
AL Allred in E. Rochow lestvica
Obstajajo tudi druge lestvice elektronegativnosti, na primer lestvice Sanderson in Allen. Vendar pa prva, ki sledi prvima dvema, je lestvica Allred in Rochow (χ AR ). Tokrat temelji na učinkovitem jedrskem naboju, ki ga na površini atomov doživi elektron. Zato je neposredno povezan s privlačno silo jedra in učinkom zaslona.
Kako se razlikuje elektronegativnost v periodični tabeli?
Vir: Bartux na nl.wikipedia.
Ne glede na lestvice ali vrednosti, ki jih imate, se elektronegativnost za obdobje povečuje od desne proti levi in od spodaj navzgor v skupinah. Tako se povečuje proti zgornji desni diagonali (ne štejemo helija), dokler ne naleti na fluor.
Na zgornji sliki lahko vidite, kaj je bilo pravkar rečeno. V periodični tabeli so Paulingove elektronegativnosti izražene kot funkcija barv celic. Ker je fluor najbolj elektronegativen, ima izrazitejšo vijolično barvo, najmanj pa elektronegativne (ali elektropozitivne) temnejše barve.
Prav tako lahko opazimo, da imajo glave skupin (H, Be, B, C itd.) Svetlejše barve, in ko se eden spusti skozi skupino, drugi elementi potemnijo. Za kaj gre? Odgovor je spet v lastnostih EI, AE, Zef (učinkovit jedrski naboj) in v atomskem polmeru.
Atom v molekuli
Posamezni atomi imajo pravi jedrski naboj Z in zunanji elektroni trpijo učinkovit jedrski naboj zaradi zaščitnega učinka.
Ko se giblje skozi obdobje, se Zef poveča tako, da se atom krči; to pomeni, da se atomski polmeri v določenem obdobju zmanjšajo.
To ima za posledico, da bodo v trenutku, ko se en atom poveže z drugim, elektroni "pritekli" proti atomu z najvišjim Zefom. Tudi to daje ionskemu značaju vezi, če obstaja izrazita težnja, da bi elektroni šli proti atomu. Kadar temu ni tako, potem govorimo o pretežno kovalentni vezi.
Zaradi tega se elektronegativnost razlikuje glede na atomske polmere, Zef, ki so posledično tesno povezani z EI in AE. Vse je veriga.
Za kaj gre?
Za kaj je namenjena elektronegativnost? Načeloma določimo, ali je binarna spojina kovalentna ali ionska. Kadar je razlika v elektronegativnosti zelo velika (s hitrostjo 1,7 enote ali več), naj bi bila spojina ionska. Koristno je tudi za ugotavljanje strukture, katera področja bodo verjetno bogatejša z elektroni.
Od tu naprej je mogoče predvideti mehanizem ali reakcijo spojine. V regijah, ki so slabe z elektroni, lahko δ + negativno nabite vrste delujejo na določen način; v regijah, ki so bogata z elektroni, lahko njihovi atomi na zelo specifične načine komunicirajo z drugimi molekulami (dipol-dipolne interakcije).
Primeri (klor, kisik, natrij, fluor)
Kakšne so vrednosti elektronegativnosti za atome klora, kisika, natrija in fluora? Kdo po fluoru kdo je najbolj elektronegativen? Z uporabo periodične tabele opazimo, 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).
Ali (3,44, 3,22, 3,50).
Cl (3,16, 3,54, 2,83).
F (3,98, 4,43, 4,10).
Upoštevajte, da pri številskih vrednostih opazimo razliko med negativnostmi kisika in klora.
Po Mullikenovi lestvici je klor v primerjavi s kisikom bolj elektronegativen od kisika. Razlika elektronegativnosti med obema elementoma je še bolj očitna z lestvico Allred-Rochow. In končno, fluor ne glede na izbrano lestvico je najbolj elektronegativen.
Kadar je v molekuli atom F, to pomeni, da bo vez imela visok ionski značaj.
Reference
- Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja., Strani 30 in 44). Mc Graw Hill.
- Jim Clark. (2000). Elektronegativnost. Vzeto iz: chemguide.co.uk
- Anne Marie Helmenstine, dr. (11. december 2017). Opredelitev in primeri elektronegativnosti. Vzeto iz: thinkco.com
- Mark E. Tuckerman. (5. november 2011). Lestvica elektronegativnosti. Vzeto iz: nyu.edu
- Wikipedija. (2018). Elektronegativnost. Izvedeno iz: es.wikipedia.org