ЕЛЕКТРООТРИЦАТЕЛНОСТ: МАЩАБИ, ВАРИАЦИЯ, ПОЛЕЗНОСТ И ПРИМЕРИ - ХИМИЯ - 2025

В електроотрицателност е периодична имот относителна относно способността на атом да привлича електрони плътност на неговото молекулно среда. Тенденцията е един атом да привлича електрони, когато е прикрепен към молекула. Това се отразява в поведението на много съединения и в това как те взаимодействат междумолекулно помежду си.

Не всички елементи привличат в същата степен електрони от съседни атоми. В случая с тези, които лесно се отказват от електронна плътност, се казва, че са електропозитивни, докато тези, които се „покриват“ с електрони, са електронегативни. Има много начини да се обясни и наблюдава това свойство (или концепция).

Източник: Wikipedia Commons.

Например, в електростатичните карти на потенциала за молекула (като тази за хлорен диоксид на изображението по-горе, ClO ₂) ефектът на различни електроотрицателности се наблюдава за хлорните и кислородните атоми.

Червеният цвят показва областите, богати на електрон на молекулата, δ-, а синият цвят обозначава тези, които са бедни на електрон, δ +. По този начин, след поредица от изчислителни изчисления, този тип карта може да бъде установена; много от тях показват пряка връзка между местоположението на електроотрицателните атоми и δ-.

Може също така да се визуализира по следния начин: в рамките на една молекула транзитът на електрони е по-вероятно да се случи в близост до най-електроотрицателните атоми. Поради тази причина за ClO ₂ атомите на кислорода (червените сфери) са заобиколени от червен облак, докато атомът на хлора (зелената сфера) е синкав облак.

Определението за електроотрицателност зависи от подхода, който се дава на явлението, има няколко скали, които го разглеждат от определени аспекти. Въпреки това, всички скали имат общо, че са подкрепени от присъщата природа на атомите.

Електроотрицателни скали

Електроотрицателността не е свойство, което може да се определи количествено, нито има абсолютни стойности. Защо? Тъй като тенденцията на един атом да привлича електронна плътност към него не е еднаква във всички съединения. С други думи: електронегативността варира в зависимост от молекулата.

Ако за СЮ на ₂ молекулата на Cl атом се обменя за N атом, тогава тенденцията O да привлича електрони също ще се променят; може да се увеличи (да направи облака по-червен) или да намали (да загуби цвят). Разликата ще лежи в новата NO връзка, образувана по този начин, имащ ONO молекулата (азотен диоксид, NO ₂).

Тъй като електроотрицателността на един атом не е еднаква за цялата му молекулна среда, е необходимо да се дефинира по отношение на други променливи. По този начин имаме стойности, които служат за ориентир и позволяват да се предвиди например вида на връзката, която се формира (йонна или ковалентна).

Полинг скала

Големият учен и носител на две Нобелови награди Линус Полинг предложи през 1932 г. количествена (измерима) форма на електроотрицателя, известна като скалата на Полинг. В него електроотрицателността на два елемента, A и B, образуващи връзки, беше свързана с допълнителната енергия, свързана с йонния характер на връзката AB.

Как е това? Теоретично ковалентните връзки са най-стабилните, тъй като разпределението на техните електрони между два атома е справедливо; тоест, за молекули АА и ВВ и двата атома споделят двойката електрони на връзката по един и същи начин. Ако обаче A е по-електроотрицателен, тогава тази двойка ще бъде повече от A, отколкото от B.

В този случай АБ вече не е напълно ковалентна, въпреки че ако нейните електроотрицателности не се различават много, може да се каже, че връзката й има висок ковалентен характер. Когато това се случи, връзката претърпява малка нестабилност и придобива допълнителна енергия като продукт на разликата в електронегативността между A и B.

Колкото по-голяма е тази разлика, толкова по-голяма е енергията на АВ връзката и следователно по-голям е йонният характер на тази връзка.

Тази скала представлява най-широко използваната в химията и стойностите на електроотрицателността възникват при определянето на стойност 4 за флуорния атом. Оттам можеха да изчислят тази на останалите елементи.

Mulliken скала

Макар скалата на Полинг да е свързана с енергията, свързана с връзките, скалата на Робърт Мъликен е по-свързана с две други периодични свойства: йонизационна енергия (EI) и афинитет на електроните (AE).

По този начин елемент с високи стойности на EI и AE е много електронегативен и следователно ще привлече електрони от молекулярната си среда.

Защо? Защото EI отразява колко е трудно да се „откъсне“ външен електрон от него, а AE колко стабилен е образувания анион в газовата фаза. Ако и двете свойства имат висока величина, тогава елементът е "любител" на електроните.

Електроотрицателностите на Mulliken се изчисляват по следната формула:

Χ _M = ½ (EI + AE)

Тоест, χ _M е равна на средната стойност на EI и AE.

Въпреки това, за разлика от скалата на Полинг, която зависи от това кои атоми образуват връзки, тя е свързана със свойствата на валентното състояние (с най-стабилните му електронни конфигурации).

И двете скали генерират сходни стойности на електроотрицателност за елементите и са приблизително свързани със следната реверсия:

Χ _P = 1,35 (Χ _M) ^1/2 - 1,37

И X _M, и X _P са безразмерни стойности; това означава, че им липсват единици.

Скалата на AL Allred и E. Rochow

Съществуват и други скали на електронегативност, като например скалата на Сандерсън и Алън. Обаче тази, която следва първите две, е скалата Allred и Rochow (χ _AR). Този път той се основава на ефективния ядрен заряд, който електрон изпитва на повърхността на атомите. Следователно, тя е пряко свързана с атрактивната сила на ядрото и екранен ефект.

Как електроотрицателността варира в периодичната таблица?

Източник: Bartux в nl.wikipedia.

Независимо от мащабите или стойностите, които имате, електронегативността се увеличава отдясно на ляво за определен период и отдолу нагоре в групи. По този начин тя се увеличава към горния десен диагонал (без да броим хелия), докато срещне флуор.

На изображението по-горе можете да видите казаното току-що. В периодичната таблица електроотрицателностите на Pauling се изразяват като функция на цветовете на клетките. Тъй като флуорът е най-електронегативен, той има по-подчертан лилав цвят, докато най-малко електронегативен (или електропозитивен) по-тъмни цветове.

По същия начин може да се наблюдава, че главите на групите (H, Be, B, C и др.) Имат по-светлите цветове и че като един се спуска през групата, другите елементи потъмняват. За какво се отнася? Отговорът отново е както в свойствата EI, AE, Zef (ефективен ядрен заряд), така и в атомния радиус.

Атомът в молекулата

Отделните атоми имат реален ядрен заряд Z, а външните електрони търпят ефективен ядрен заряд от екраниращия ефект.

Докато се движи за период, Zef се увеличава по такъв начин, че атомът да се свие; тоест атомните радиуси се намаляват за период.

Това води до това, че в момента на свързване на един атом с друг, електроните ще „текат” към атома с най-високия Zef. Също така, това придава йонна характеристика на връзката, ако има подчертана тенденция електроните да преминават към атом. Когато това не е така, тогава говорим за предимно ковалентна връзка.

По тази причина електроотрицателността варира в зависимост от атомните радиуси, Zef, които от своя страна са тясно свързани с EI и AE. Всичко е верига.

За какво е?

За какво е електроотрицателност? По принцип да се определи дали бинарното съединение е ковалентно или йонно. Когато разликата в електроотрицателността е много голяма (със скорост 1,7 единици или повече), се казва, че съединението е йонно. Също така е полезно за разпознаване в структура кои региони вероятно ще бъдат по-богати на електрони.

Оттук може да се предвиди какъв механизъм или реакция може да претърпи съединението. В районите с бедни на електрон δ + отрицателно заредени видове могат да действат по определен начин; и в областите, богати на електрон, техните атоми могат да взаимодействат по много специфични начини с други молекули (дипол-диполни взаимодействия).

Примери (хлор, кислород, натрий, флуор)

Какви са стойностите на електроотрицателност за атомите на хлор, кислород, натрий и флуор? Кой след флуора е кой е най-електронегативен? Използвайки периодичната таблица, се наблюдава, че натрият има тъмно лилав цвят, докато цветовете за кислород и хлор са визуално много сходни.

Стойностите му за електроотрицателност за скалите Pauling, Mulliken и Allred-Rochow са:

Na (0.93, 1.21, 1.01).

Или (3.44, 3.22, 3.50).

Cl (3.16, 3.54, 2.83).

F (3.98, 4.43, 4.10).

Обърнете внимание, че с числовите стойности се наблюдава разлика между отрицателностите на кислорода и хлора.

Според скалата на Mulliken хлорът е по-електроотрицателен от кислорода, противно на скалите на Pauling и Allred-Rochow. Разликата в електроотрицателността между двата елемента е още по-очевидна чрез скалата Allred-Rochow. И накрая, флуорът, независимо от избраната скала, е най-електронегативен.

Следователно, когато има F атом в молекула, това означава, че връзката ще има висок йонен характер.

Препратки

1. Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. (Четвърто издание., Стр. 30 и 44). Mc Graw Hill.
2. Джим Кларк. (2000 г.). Електроотрицателност. Взето от: chemguide.co.uk
3. Ан Мари Хелменстин, доктор на науките (11 декември 2017 г.). Определение и примери за електроотрицателност. Взета от: thinkco.com
4. Марк Е. Тъкърман. (5 ноември 2011 г.). Електроотрицателна скала. Взета от: nyu.edu
5. Wikipedia. (2018). Електроотрицателност. Взета от: es.wikipedia.org