Elektronegativitet skalaer, variation, brug og eksempler



den elektronegativitet er en relativ periodisk egenskab, der vedrører et atoms evne til at tiltrække elektronisk densitet fra dets molekylære miljø. Det er et atoms tendens til at tiltrække elektroner, når det er knyttet til et molekyle. Dette afspejles i adfærd af mange forbindelser og i, hvordan de interagerer intermolekylært med hinanden.

Ikke alle elementer tiltrækker elektroner fra tilstødende atomer i lige mål. For tilfælde af dem, der cede elektronisk tæthed let, de siges at være elektropositive, mens de der "dækker" sig med elektroner er elektronegative. Der er mange måder at forklare og observere denne ejendom (eller koncept).

For eksempel i kort over elektrostatiske potentialer for et molekyle (såsom klordioxid i billedet ovenfor, ClO)2) iagttages effekten af ​​de forskellige elektronegativiteter for chlor- og oxygenatomer.

Den røde farve angiver de elektronrige regioner i molekylet, δ- og den blå farve dem, der er elektron-fattige, δ +. Således kan denne type kort efter en række beregningsberegninger etableres; mange af dem viser et direkte forhold mellem placeringen af ​​elektronegative atomer og δ-.

Det kan også visualiseres som følger: inden for et molekyle er det mere sandsynligt, at transit af elektroner kommer i nærheden af ​​flere elektronegative atomer. Det er af denne grund, at for ClO2 iltatomerne (de røde kugler) er omgivet af en rød sky, mens kloratomet (den grønne kugle) af en blålig sky.

Definitionen af ​​elektronegativitet afhænger af den tilgang, der er givet til fænomenet, eksisterende flere skalaer, der betragter det fra visse aspekter. Alle skalaer har imidlertid til fælles, at de understøttes af atomernes egenart.

indeks

  • 1 Elektronegativitetsskalaer
    • 1.1 Pauling skalaen
    • 1.2 Mulliken skala
    • 1.3 Skala af A.L. Allred og E.Rochow
  • 2 Hvordan varierer elektronegativitet i det periodiske bord?
    • 2.1 Atomet i molekylet
  • 3 Hvad er det for??
  • 4 Eksempler (chlor, oxygen, natrium, fluor)
  • 5 referencer

Elektronegativitetsskalaer

Elektronegativiteten er ikke en egenskab, der kan kvantificeres eller har absolutte værdier. Hvorfor? Fordi tendensen af ​​et atom til at tiltrække elektronisk tæthed over for det er ikke det samme i alle forbindelserne. Med andre ord: elektronegativitet varierer afhængigt af molekylet.

Ja for ClO-molekylet2 Atomen i Cl vil blive ændret af N, så vil O's tendens til at tiltrække elektronerne også ændre sig; det kan øge (gøre sky redder) eller mindske (tabe farve). Forskellen vil ligge i den nye N-O-binding dannet, således at molekylet O-N-O (nitrogendioxid, NO2).

Da et elektrons elektronegativitet ikke er det samme for alle dets molekylære miljøer, er det nødvendigt at definere det i forhold til andre variabler. På denne måde har vi værdier, der tjener som reference, og som tillader os at forudsige for eksempel den type binding der dannes (ionisk eller kovalent).

Pauling skala

Den store videnskabsmand og vinder af to nobelpræmier, Linus Pauling, foreslog i 1932 en kvantitativ (målbar) form af det elektronegative, kendt som Pauling-skalaen. I den hermed var elektronegativiteten af ​​to elementer, A og B, der dannede bindinger, relateret til den ekstra energi, der var forbundet med den ioniske karakter af A-B-bindingen..

Hvordan er det her? Teoretisk er kovalente bindinger den mest stabile, da fordelingen af ​​deres elektroner mellem to atomer er retfærdig; det vil sige for molekylerne A-A og B-B deler begge atomer bondens elektronpar på samme måde. Men hvis A er mere elektronegativ, så vil paret være mere end A end B.

I dette tilfælde er A-B ikke længere fuldstændigt kovalent, selv om dens elektronegativiteter ikke adskiller sig meget, kan det siges at dets binding har en høj kovalent karakter. Når dette sker, får båndet en lille ustabilitet og erhverver ekstra energi som et produkt af elektronegativitetsforskellen mellem A og B.

Jo større denne forskel er, desto højere er kraften i linket A-B, og følgelig jo større ioniske karakter af forbindelsen.

Denne skala repræsenterer den mest anvendte i kemi, og værdierne af elektronegativiteter opstod fra opgaven med en værdi på 4 for fluoratomet. Derefter kunne de beregne de andre elementer.

Mulliken skala

Mens Pauling-skalaen har at gøre med den energi, der er forbundet med forbindelserne, er Robert Mullikens skala mere relateret til to andre periodiske egenskaber: ioniseringsenergien (EI) og den elektroniske affinitet (AE).

Således er et element med høje værdier af EI og AE meget elektronegative, og derfor vil det tiltrække elektroner fra dets molekylære miljø.

Hvorfor? Fordi EI afspejler, hvor svært det er at "trække" en ekstern elektron, og AE, hvor stabil er anionen dannet i gasfasen. Hvis begge egenskaber har høje størrelser, så er elementet "elsker" af elektronerne.

Mullikens elektronegativiteter beregnes med følgende formel:

ΧM = ½ (EI + AE)

Det er χM er lig med gennemsnitsværdien af ​​EI og AE.

Men i modsætning til Pauling-skalaen, der afhænger af hvilke atomer der dannes bindinger, er det relateret til valence tilstands egenskaber (med sine mere stabile elektroniske konfigurationer).

Begge skalaer genererer tilsvarende værdier for elektronegativitet for elementerne og er omtrent relateret til følgende omdannelse:

ΧP = 1,35 (ΧM)1/2 - 1,37

Begge XM som XP de er dimensionløse værdier; det vil sige de mangler enheder.

Skala af A.L. Allred og E.Rochow

Der er andre skalaer af elektronegativitet, såsom Sanderson og Allen. Men den, der følger de første to, er skalaen af ​​Allred og Rochow (χAR). Denne gang er det baseret på den effektive nukleare ladning en elektron erfaringer på overfladen af ​​atomer. Derfor er det direkte relateret til den attraktive styrke af kernen og skærmen effekten.

Hvordan varierer elektronegativitet i det periodiske bord?

Uanset hvilke skalaer eller værdier du har, øges elektronegativiteten fra højre til venstre i en periode og fra bunden til toppen i grupperne. Således stiger det mod den øverste højre diagonale (uden at tælle heliumet), indtil det møder fluor.

I billedet ovenfor kan du se, hvad der netop er blevet sagt. Pauling-elektronegativiteterne udtrykkes i det periodiske bord i overensstemmelse med cellernes farver. Da fluor er den mest elektronegative, svarer det til en mere fremtrædende lilla farve, mens til de mindre elektronegative (eller elektromagnetiske) mørkere farver.

Det kan også bemærkes, at gruppernes hoveder (H, Be, B, C osv.) Har farverne lettere, og at mens du går ned gennem gruppen, bliver de andre elementer mørkere. Hvorfor er det her Svaret er igen i egenskaberne EI, AE, Zef (effektiv kerneladning) og i atomradiusen.

Atomet i molekylet

Individuelle atomer har en reel nuklear ladning Z og eksterne elektroner har en effektiv nuklear ladning på grund af afskærmningseffekten.

Da det bevæger sig gennem en periode, øges Zef på en sådan måde, at atomet kontrakter; det vil sige at atomradius reduceres over en periode.

Dette fører til, at elektronerne "i øjeblikket forbinder et atom med et andet" vil strømme "mod atomet med større Zef. Også dette giver en ionisk karakter til linket, hvis der er en markant tendens til, at elektronerne skal gå mod et atom. Når dette ikke er tilfældet, taler vi om en overvejende kovalent binding.

Af denne grund varierer elektronegativiteten i overensstemmelse med atomradiuserne, Zef, som igen er tæt relateret til EI og AE. Alt er en kæde.

Hvad er det for??

Hvad er elektronegativitet til? I princippet at bestemme, om en binær forbindelse er kovalent eller ionisk. Når forskellen i elektronegativitet er meget høj (med en hastighed på 1,7 enheder eller mere) siges forbindelsen at være ionisk. Det er også nyttigt at skelne i en struktur, hvilke regioner der muligvis vil være rigeste i elektroner.

Herfra kan det forudsiges, hvilken mekanisme eller reaktion forbindelsen kan gennemgå. I fattige områder af elektroner, δ +, er det muligt, at negativt ladede arter arbejder på en bestemt måde; og i regioner, der er rige på elektroner, kan deres atomer interagere på meget specifikke måder med andre molekyler (dipol-dipol-interaktioner).

Eksempler (chlor, oxygen, natrium, fluor)

Hvad er værdierne for elektronegativitet for chlor-, ilt-, natrium- og fluoratomer? Efter fluor, hvem er den mest elektronegative? Ved hjælp af det periodiske bord ses det, at natrium har en mørk lilla farve, mens farverne for ilt og chlor er visuelt meget ens.

Dens værdier af elektronegativiteter til Pauling, Mulliken og Allred-Rochow skalaerne er:

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

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

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

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

Bemærk at med de numeriske værdier observeres en forskel mellem negativiteterne af ilt og chlor.

Ifølge Mulliken-skalaen er chlor mere elektronegativ end ilt, i modsætning til Pauling og Allred-Rochow-skalaerne. Forskellen i elektronegativitet mellem begge elementer er endnu mere tydelig ved hjælp af Allred-Rochow-skalaen. Og endelig er fluor uanset den valgte skala det mest elektronegative.

Derfor, hvor der er et atom af F i et molekyle betyder det, at bindingen vil have en høj ionisk karakter.

referencer

  1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kemi (Fjerde udgave., S. 30 og 44). Mc Graw Hill.
  2. Jim Clark (2000). Elektronegativitet. Taget fra: chemguide.co.uk
  3. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (11. december 2017). Elektronegativitet Definition og eksempler. Taget fra: thoughtco.com
  4. Mark E. Tuckerman. (November 05, 2011). Elektronegativitetsskala. Taget fra: nyu.edu
  5. Wikipedia. (2018). Elektronegativitet. Hentet fra: en.wikipedia.org