Mitä elektronegatiivisuus on ja miten se toimii?

Elektronegatiivisuus on kemiallisten alkuaineiden ominaisuus, joka mittaa niiden kykyä vetää puoleensa viereisten atomien, joihin ne ovat kemiallisesti sitoutuneita, elektronitiheyttä. Toisin sanoen elektronegatiivisuus on mitta siitä, kuinka voimakkaasti elektronit houkuttelevat atomeja, jotka ovat osa molekyyliä tai muita polyatomisia lajeja.

Atomin elektronegatiivisuus on suhteellinen ominaisuus, koska sillä on todellinen merkitys vain toisen atomin elektronegatiivisuuteen verrattuna. Lisäksi atomin elektronegatiivisuutta ei voida mitata suoraan, ellei se ole kemiallisesti sidottu toiseen atomiin, jonka elektronegatiivisuus on tiedossa etukäteen tai määritetty määritelmän mukaan.

Elektronegatiivisuuden tulkinta

Yllä olevasta on selvää, että elektronegatiivisuuden tarjoama tieto käsittelee sitä, onko tietty atomi enemmän, vähemmän vai yhtä elektronegatiivinen kuin toinen atomi. Elektronegatiivisuuden arvolla ei yksinään ole merkitystä, ellei sitä verrata toisen alkuaineen elektronegatiivisuuteen. Tämä vertailu puolestaan ​​antaa meille mahdollisuuden ennustaa, kuinka tasaisesti elektronit jakautuvat, kun näiden atomien välille muodostuu sidos.

Tässä mielessä, kun verrataan kahden sitoutuneen atomin elektronegatiivisuutta, elektronegatiivisempi atomi vetää puoleensa elektroneja voimakkaammin, joten sitä ympäröi suurempi elektronitiheys. Kun näin tapahtuu, tällainen atomi saa osittaisen tai täyden negatiivisen varauksen riippuen siitä, kuinka suuri ero näiden kahden elektronegatiivisuuden välillä on.

Toisaalta, kun kahdella atomilla on sama elektronegatiivisuus, riippumatta siitä, ovatko molemmat elektronegatiivit korkeat vai pienet, kumpikaan atomeista ei houkuttele sidoselektroneja voimakkaammin, joten ne jaetaan tasan. Näin ollen kumpikaan atomeista ei kehitä osittaista sähkövarausta, saati sitten täyttä.

Elektronegatiivisuusasteikot

Elektronegatiivisuuden mittaamiseen on kehitetty erilaisia ​​asteikkoja. Vaikka kunkin asteikon taustalla oleva periaate on erilainen ja kunkin elementin elektronegatiivisuusarvo vaihtelee asteikon mukaan, ne kaikki mittaavat samaa taipumusta tai kykyä houkutella elektroneja. Toisin sanoen, tietystä mittakaavasta riippumatta, kun yhden atomin elektronegatiivisuutta verrataan toisen atomin elektronegatiivisuuteen, arvoltaan suurempi on se, joka houkuttelee elektroneja voimakkaammin.

Tämän selventämiseksi kolme yleisintä elektronegatiivisuuden mitta-asteikkoa on kuvattu alla.

Paulingin elektronegatiivisuusasteikko

Paulingin elektronegatiivisuus on epäilemättä yleisin ja käytetty asteikko erityisesti kemian peruskursseilla tai yleiskemian kursseilla. Tällä asteikolla jaksollisen järjestelmän elektronegatiivisimman elementin , fluorin, elektronegatiivisuudelle annetaan mielivaltainen arvo 4,0 ja muut arvot määritetään mainitun viitearvon perusteella.

Elektronegatiivisuuden kokeellinen mittaus suoritetaan analysoimalla kahden atomin välille muodostuvan sidoksen energiaa.

Paulingin asteikolla vähiten elektronegatiivinen (tai sähköpositiivisin) atomi on cesium, jonka elektronegatiivisuus on 0,7.

Allredin ja Rochowin vaaka

Tämä asteikko määräytyy suoraan atomien elektronisesta konfiguraatiosta ja voimakkuudesta, jolla sitoutuvat elektronit vetäytyvät ytimeen. Tämä tehdään laskemalla näiden elektronien tuntema tehollinen ydinvaraus sisimpien elektronien suojausvaikutuksen seurauksena.

Yleisesti ottaen mitä suurempi on sisäisten elektronien suojausaste, sitä vähemmän voimakkaasti sitoutuvat elektronit vetäytyvät tehokkaasti ytimeen ja siten sitä pienempi sen elektronegatiivisuus. Toisaalta, jos atomilla on vähemmän suojaavia sisäelektronikuoria, tehollinen ydinvaraus on suurempi ja niin myös elektronegatiivisuus.

Mullikenin mittakaava

Mulliken-asteikko pyrkii samaan kuin Allredin ja Rochowin asteikko eli määrittää elementin elektronegatiivisuuden sen atomiominaisuuksien perusteella. Mulliken-asteikon tapauksessa elektronegatiivisuus lasketaan kahden ominaisuuden perusteella , joilla on paljon tekemistä sen kanssa, kuinka atomi on elektroneja rakastava: ionisaatioenergia ja elektronien affiniteetti.

Ionisaatioenergia (EI) vastaa energiaa, joka tarvitaan elektronin poistamiseen atomin tai ionin valenssikuoresta. Siksi se on mitta siitä, kuinka tiukasti elektronit ovat sitoutuneet atomin ytimeen.

Toisaalta elektroniaffiniteetti (EA) viittaa energian määrään, joka vapautuu, kun kaasumaisessa tilassa oleva neutraali atomi vangitsee elektronin anioniksi, myös kaasumaisessa tilassa. Siten elektroniaffiniteetti mittaa negatiivisten lajien stabiilisuutta, mikä puolestaan ​​osoittaa, kuinka helposti atomi voi siepata elektronin.

Käyttämällä EI:tä ja AE:tä elektronegatiivisuuden määrittämiseen, Mulliken varmistaa, että tämä arvo edustaa taipumusta houkutella elektroneja tai haluttomuutta vapauttaa niitä.

Elektronegatiivisuus jaksollisena ominaisuutena

Elektronegatiivisuus on jaksollinen ominaisuus, mikä tarkoittaa, että se vaihtelee ennustettavasti läpi elementtien jaksollisen taulukon. Tämä johtuu siitä, että tehollinen ydinvaraus on myös jaksollinen ominaisuus. Kuten edellä selitettiin, mitä suurempi tehollinen ydinvaraus on, sitä suurempi on atomin elektronegatiivisuus, koska ydin voi houkutella voimakkaammin valenssia ja sitovia elektroneja.

Kun siirrymme jaksollisen järjestelmän jakson poikki (yksi riveistä), tehollinen ydinvaraus kasvaa vasemmalta oikealle. Tämä johtuu siitä, että laitamme elektroneja samaan energiakuoreen siirtyessämme elementistä toiseen. Samassa kuoressa olevat elektronit eivät suojaa ydintä, joten suojausaste ajanjakson aikana on käytännössä vakio. Vasemmalta oikealle siirtymällä kuitenkin lisäämme ydinpanosta. Koska uudet elektronit eivät suojaa tätä lisääntynyttä ydinvarausta, tehollinen ydinvaraus kasvaa, mikä lisää myös elektronegatiivisuutta.

Elektronegatiivisuuden merkitys

Kaikkien kemiallisen yhdisteen muodostavien atomien elektronegatiivisuuden tunteminen antaa erittäin tärkeää tietoa. Nämä tiedot mahdollistavat useiden fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien ennustamisen. Lisäksi kahden atomin elektronegatiivisuuksien ero mahdollistaa niiden välille muodostuvan kemiallisen sidoksen tyypin ennustamisen.

Sen avulla voidaan ennustaa kahden atomin välille muodostuvan kemiallisen sidoksen tyyppi

Kahden sitoutuneen atomin elektronegatiivisuuksien eron perusteella voidaan määrittää, minkä tyyppinen sidos tulisi muodostaa. Seuraavassa taulukossa on yhteenveto kriteereistä, jotka määrittävät, minkä tyyppinen linkki muodostetaan.

Sen avulla voidaan määrittää kemiallisten sidosten polaarisuusaste

Kuten yllä olevasta taulukosta voidaan nähdä, elektronegatiivisuuden ero antaa meille mahdollisuuden tietää, onko kemiallinen sidos polaarinen vai ei. Kun ero on vaatimaton (kun se on välillä 0,4 ja 1,7), muodostuva sidos on polaarinen kovalenttinen sidos, jossa elektronitiheys (ja siten osittainen negatiivinen varaus) on keskittynyt suuremman alkuaineen ympärille. elektronegatiivinen.

Samaan aikaan toinen atomi saa osittaisen positiivisen varauksen, mikä muuttaa sidoksen sähköiseksi dipoliksi, jolle on tunnusomaista sen dipolimomentti.

Mahdollistaa molekyylien polariteetin ennustamisen

Yhdessä molekyyligeometrian kanssa kunkin sidoksen polariteetin tunteminen antaa meille mahdollisuuden määrittää, onko molekyyli kokonaisuudessaan polaarinen vai ei. Tämä johtuu siitä, että molekyylin polariteetti määräytyy kunkin sidoksen dipolimomenttien summan perusteella. Nämä dipolimomentit tunnetaan jokaisen molekyylin muodostavan atomin elektronegatiivisuuden tuntemisen ansiosta.

Viitteet

Mikä on elektronegatiivisuuden merkitys sidoksen muodostumiselle? (2021, 23. joulukuuta). Palencian urut. https://organosdepalencia.com/biblioteca/articulo/read/35676-cual-es-la-importancia-de-la-electronegatividad-para-la-formacion-de-enlaces

Educaplus.org. (sf-a). Elementin ominaisuudet . http://www.educaplus.org/elementos-quimicos/propiedades/electronegatividad-allred.html

Educaplus.org. (sf-b). Elementin ominaisuudet . http://www.educaplus.org/elementos-quimicos/propiedades/electronegatividad-pauling.html

Elektronegatiivisuus: mikä se on, ominaisuudet ja merkitys (taulukoiden kanssa) . (2021, 10. toukokuuta). Kaikki väliä. https://www.todamateria.com/electronegatividad/

Pérez P., J. ja Merino, M. (2017). Elektronegatiivisuuden määritelmä . Määritelmä. https://definicion.de/electronegatividad/