PAULINGOVA LESTVICA: ELEKTRONEGATIVNOST IN ENERGIJSKA RAZLIKA - KEMIJA - 2026

Pauling lestvica je poljubna lestvica uporablja v kemiji za izražanje elektronegativnost elementov. To je opredeljeno kot težnja določenega atoma, da privabi elektrone, ko se kombinira z drugim atomom.

V tem smislu elementi z visoko elektronegativnostjo pridobijo elektrone brez težav. To so nekovine, medtem ko se njihovi manj manj elektronegativni elementi, kot so kovine, lažje odpovedo elektronom.

Slika 1. Paulingova lestvica. Vir: Wikimedia Commons.

Zato poznamo elektronegativnost nekega elementa, zato imamo predstavo o vrsti vezi, ki jo je sposoben tvoriti v kombinaciji z drugo. To bomo z numeričnim primerom videli kasneje.

S temi informacijami je mogoče napovedati številne lastnosti spojine, kar je zelo uporabno v eksperimentalni kemiji in znanosti o materialih, kjer se nenehno ustvarjajo nove spojine.

Vendar je priročno pojasniti, da kljub pomembnosti tega ni nobenega enotnega načina za določitev elektronegativnosti; Paulingova lestvica je le eden izmed različnih načinov, ki jih predlaga, da jo najdemo, čeprav je eden najbolj uporabljenih.

V resnici je Paulingova poljubna lestvica, v kateri je vsakemu elementu v periodični tabeli dodeljena številčna vrednost, ki odraža njegovo elektronegativnost. Vidimo ga na sliki 1, kjer imamo elektronegativnost vsakega elementa, kot ga je dodelil dvakratni nobelov nagrajenec Linus Pauling (1901-1994) okoli leta 1939.

Elektronegativnost elementov

Pauling je skupaj z Don M. Yostom z eksperimentalnimi podatki, pridobljenimi z merjenjem energij vezi, ugotovil vrednosti elektronegativnosti empirično.

Pauling je elementu fluora - zgoraj in desno od tabele na sliki 1 - dodal najvišjo elektronegativnost s številko 4.0. Ko fluor tvori vezi, ima največjo težnjo po privlačenju elektronov vseh elementov.

Drugi je kisik s 3,5 in tretji je dušik s 3,0. Obe sta nameščeni na vrhu in na desni strani mize.

Po drugi strani pa je na nasprotnem koncu najmanj elektronegativni element cezij, katerega simbol je Cs, ki se nahaja na levi strani mize, ki mu je Pauling dodelil številko 0,7.

Elektromagnetnost v periodični tabeli

Na splošno in kot je razvidno iz slike 1, se v periodični tabeli z leve proti desni povečujeta elektronegativnost - in ionizacijska energija. Splošni trend kaže tudi upad pri premikanju navzgor in navzdol.

Zato bomo imeli v zgornjem desnem kotu mize najbolj elektronegativne elemente: fluor, kisik, klor, dušik. Najmanj elektronegativnega - ali najbolj elektropozitivnega, če vam je ljubše - boste našli na levi strani: litij, natrij, kalij in drugi elementi skupine 1 - stolpec na skrajni levi strani, ki ustreza alkalijskim in zemeljsko zemeljskim kovinam.

V vsakem stolpcu se elektronegativnost zmanjšuje, ko se poveča atomsko število elementa, razen prehodnih kovin v središču, ki ne sledijo temu trendu.

Pomembno je poudariti, da je elektronegativnost relativna, da ni nespremenljiva lastnost vsakega elementa in da se meri le glede na druge elemente. Veliko je odvisno od oksidacijskega stanja, zato lahko isti element kaže različno elektronegativnost, odvisno od vrste spojine, ki jo tvori.

Vezavna razlika v energiji

Slika 2. Ameriški kemičar Linus Pauling leta 1955. Vir: Wikimedia Commons.

V kemiji je vez način, na katerega se atomi, enaki ali različni, združijo in tvorijo molekule. Med atomi se pojavljajo sile, ki jih stabilno držijo skupaj.

Obstaja več vrst povezav, vendar tukaj veljata dve:

-Kovalent, pri katerem atomi podobnih elektronegativnosti delijo par elektronov.

-Jonska, pogosta med atomi z različnimi elektronegativnostmi, v katerih prevladuje elektrostatična privlačnost.

Predpostavimo, da lahko dva elementa A in B tvorita molekule med seboj, ki jih označujeta AA in BB. In so tudi sposobni, da se združijo, da tvorijo AB spojino, vse skozi nekakšno vez.

Zahvaljujoč sodelovanju medmolekulskih sil nastaja energija v vezi. Na primer, energija v vezi AA je E _AA, v vezi BB je EBB in končno v sestavljeni AB je E _AB .

Če bi molekulo AB tvorili kovalentna vez, je teoretično energija vezi povprečje energij E _AA in E _BB :

E _AB = ½ (E _AA + E _BB )

Pauling je izračunal E _AB za različne spojine, ga eksperimentalno izmeril in določil razliko med dvema vrednostima, ki ju je poimenoval Δ:

Δ = - (E _AB ) izmerjeno - (E _AB ) teoretično- = - (E _AB ) izmerjeno - ½ (E _AA + E _BB ) -

Pauling je razložil takole: če je Δ zelo blizu 0, to pomeni, da sta elektronegativnosti obeh elementov podobni in vez, ki ju združuje, je kovalentna. Če pa Δ ni majhen, potem vez med A in B ni čisto kovalentna.

Večja kot je absolutna vrednost Δ, večja je razlika med elektronegativnostjo elementov A in B in zato bo vez, ki ju združuje, ionskega tipa. Kasneje bo bralec našel primer, v katerem je z izračunom Δ mogoče določiti vrsto vezi spojine.

Enačbe za elektronegativnost

Ob predpostavki, da je razlika v energijah signal, ki razlikuje naravo vezi, je Pauling izvedel številne poskuse, zaradi katerih je ustvaril empirični izraz za relativno elektronegativnost dveh elementov A in B, ki tvorita molekulo.

Ko je to elektronegativnost označil kot χ (grška črka "chi"), je Pauling določil Δ na naslednji način:

f ² Δ = ²

χ (A) - χ (B) = f√Δ = 0,102√Δ

Upoštevajte, da je Δ pozitivna količina. Faktor f = 0,102, ki se pojavi s pomnožitvijo kvadratnega korena Δ, je pretvorbeni faktor med kJ (kilodžuli) in eV (elektron-volt), obema enotama energije.

Če namesto tega uporabimo kilokalorije in elektro-volte, se razlika v elektronegativnostih izrazi s podobno formulo, vendar s f = 0,208:

χ (A) - χ (B) = 0,208√Δ

Pauling se je začel z dodeljevanjem vodika vrednosti 2,1, prejšnje vrednosti, ki jo je dobil kemik Robert Mulliken. Ta element je izbral za svoje izhodišče, ker tvori kovalentne vezi z mnogimi drugimi.

S prejšnjo enačbo je še naprej dodeljeval relativne vrednosti ostalim elementom. Tako je spoznal, da se elektro periodičnost povečuje pri premikanju od leve proti desni in od zgoraj navzdol v periodični tabeli, kot je opisano v prejšnjem razdelku.

Primer

Spodaj je seznam elementov: N, J, Y in M ​​ter njune elektronegativnosti Χ po Paulingovi lestvici:

- N : Χ = 4,0

- J : Χ = 1,5

- Y : Χ = 0,9

- M : Χ = 1,6

Med naslednjimi spojinami, ki se tvorijo z njimi:

YJ, YN, MN in JM

Navedite tistega z najvišjim ionskim značajem in tistega, katerega narava je kovalentna. Navedite razloge za svoj odgovor.

Rešitev

Po kriterijih, ki jih je določil Pauling, bo spojina z najvišjim ionskim značajem tista, ki ima največjo razliko med elektronegativnostmi in s tem večjo vrednost Δ. Spojina z najnižjo energijsko razliko je tista s kovalentno vezjo.

Nato bomo izračunali, koliko je Δ vredna za vsako spojino, kot sledi:

Kompozitni YJ

Δ = ² = (0,9 - 1,5) ² = 0,36

Kompozitna YN

Δ = ² = (0,9 - 4,0) ² = 9,61

Kompozitni MN

Δ = ² = (1,6 - 4,0) ² = 5,76

Kompozitni JM

Δ = ² = (1,5 - 1,6) ² = 0,01

Iz zgornjih rezultatov je razvidno, da je ionska spojina YN, katere Δ = 9,61, kovalentna spojina pa JM, z Δ = 0,01.

Reference

1. Kemija Libretexts. Paulingova elektroenerzivnost. Pridobljeno: chem.libretexts.org.
2. Zlata knjiga IUPAC. Elektronegativnost. Pridobljeno iz: goldbook.iupac.org.
3. Salas-Banuet, G. Napačno razumljena elektronegativnost. Pridobljeno: scielo.org.
4. Znanstvena besedila. Elektronegativnost. Pridobljeno: textcientistos.com.
5. Whitten, K. 2010. Kemija. 9. Ed Brooks / Cole. Cengage Learning.
6. Wikipedija. Kovalentna vez. Pridobljeno: es.wikipedia.org.
7. Wikipedija. Jonska vez. Pridobljeno: es.wikipedia.org.