ELECTRONEGATIVITATE: SCALE, VARIAȚIE, UTILITATE ȘI EXEMPLE - CHIMIE - 2025

Electronegativitatea este o proprietate relativă periodică cu privire la capacitatea unui atom de a atrage electroni densitatea mediului său molecular. Este tendința unui atom de a atrage electroni atunci când este atașat de o moleculă. Aceasta se reflectă în comportamentul multor compuși și în modul în care interacționează intermolecular între ei.

Nu toate elementele atrag electronii din atomii adiacenți în același grad. În cazul celor care renunță cu ușurință la densitatea electronilor, se spune că sunt electropozitive, în timp ce cele care se „acoperă” cu electroni sunt electronegative. Există multe modalități de a explica și observa această proprietate (sau concept).

Sursa: Wikipedia Commons.

De exemplu, în hărțile potențialului electrostatic pentru o moleculă (precum cea pentru dioxidul de clor din imaginea de mai sus, ClO ₂ ) efectul diferitelor electronegativități este observat pentru atomii de clor și oxigen.

Culoarea roșie indică regiunile bogate în electroni ai moleculei, δ-, iar culoarea albastră indică cele care sunt sărace de electroni, δ +. Astfel, după o serie de calcule de calcul, se poate stabili acest tip de hartă; multe dintre ele arată o relație directă între locația atomilor electronegativi și δ-.

Poate fi vizualizat astfel: în interiorul unei molecule, tranzitul electronilor este mai probabil să se producă în vecinătatea celor mai electroni atomi. Din acest motiv, pentru ClO ₂ atomii de oxigen (sferele roșii) sunt înconjurați de un nor roșu, în timp ce atomul de clor (sfera verde) un nor albăstrui.

Definiția electronegativității depinde de abordarea dată fenomenului, există mai multe scale care îl consideră din anumite aspecte. Cu toate acestea, toate scalele au în comun faptul că sunt susținute de natura intrinsecă a atomilor.

Scări de electronegativitate

Electronegativitatea nu este o proprietate care poate fi cuantificată și nici nu are valori absolute. De ce? Deoarece tendința unui atom de a atrage densitatea electronilor spre acesta nu este aceeași în toți compușii. Cu alte cuvinte: electronegativitatea variază în funcție de moleculă.

În cazul în care , pentru ClO ₂ molecula, atomul CI au fost schimbate pentru atomul de N, atunci tendința de O pentru a atrage electroni ne - ar schimba , de asemenea; ar putea crește (a face norul să se înroșească) sau să scadă (să piardă culoarea). Diferența ar consta în noua legătură NO formată, având astfel molecula ONO (dioxid de azot, NO ₂ ).

Deoarece electronegativitatea unui atom nu este aceeași pentru toate împrejurimile sale moleculare, este necesară definirea lui în termeni de alte variabile. În acest fel, avem valori care servesc ca referință și care permit să prezică, de exemplu, tipul de legătură care se formează (ionic sau covalent).

Scara Pauling

Marele om de știință și câștigător a două Premii Nobel, Linus Pauling, a propus în 1932 o formă cantitativă (măsurabilă) a electronegativului cunoscut sub numele de scala Pauling. În ea, electronegativitatea a două elemente, A și B, formând legături, a fost legată de energia suplimentară asociată caracterului ionic al legăturii AB.

Cum este aceasta? Legăturile covalente teoretic sunt cele mai stabile, deoarece distribuția electronilor lor între doi atomi este echitabilă; adică pentru moleculele AA și BB ambii atomi împart perechea de electroni ai legăturii în același mod. Cu toate acestea, dacă A este mai electronegativă, atunci acea pereche va fi mai mult de la A decât de la B.

În acest caz, AB nu mai este complet covalent, deși dacă electronegativitățile sale nu diferă mult, se poate spune că legătura sa are un caracter covalent ridicat. Când se întâmplă acest lucru, legătura suferă o mică instabilitate și capătă energie suplimentară ca produs al diferenței de electronegativitate între A și B.

Cu cât această diferență este mai mare, cu atât este mai mare energia legăturii AB și, în consecință, cu atât caracterul ionic al acestei legături este mai mare.

Această scară reprezintă cea mai larg utilizată în chimie, iar valorile electronegativității au apărut din atribuirea unei valori de 4 pentru atomul de fluor. De acolo puteau calcula cea a celorlalte elemente.

Scara Mulliken

În timp ce scara Pauling are legătură cu energia asociată cu legăturile, scara Robert Mulliken este legată mai mult de alte două proprietăți periodice: energia de ionizare (EI) și afinitatea electronilor (AE).

Astfel, un element cu valori EI și AE ridicate este foarte electronegativ și, prin urmare, va atrage electroni din mediul său molecular.

De ce? Deoarece EI reflectă cât de dificil este să „smulgeți” un electron extern din acesta și AE cât de stabil este anionul format în faza gazoasă. Dacă ambele proprietăți au magnitudini mari, atunci elementul este „iubitor” de electroni.

Electronegativitățile Mulliken sunt calculate cu următoarea formulă:

Χ _M = ½ (EI + AE)

Adică χ _M este egal cu valoarea medie a EI și AE.

Cu toate acestea, spre deosebire de scara Pauling, care depinde de ce atomi formează legături, este legată de proprietățile stării de valență (cu configurațiile lor electronice cele mai stabile).

Ambele scale generează valori similare ale electronegativității pentru elemente și sunt aproximativ legate de următoarea reconversie:

Χ _P = 1,35 (Χ _M ) ^1/2 - 1,37

Atât X _{M cât} și X _P sunt valori fără dimensiuni; adică le lipsesc unitățile.

Scala AL Allred și E. Rochow

Există alte scale de electronegativitate, cum ar fi scale Sanderson și Allen. Totuși, cel care urmează primelor două este scara Allred și Rochow (χ _AR ). De data aceasta se bazează pe sarcina nucleară eficientă pe care un electron o experimentează pe suprafața atomilor. Prin urmare, este direct legată de forța atractivă a miezului și de efectul ecranului.

Cum variază electronegativitatea în tabelul periodic?

Sursa: Bartux la nl.wikipedia.

Indiferent de scalele sau valorile pe care le aveți, electronegativitatea crește de la dreapta la stânga pentru o perioadă și de jos în sus în grupuri. Astfel, crește spre diagonala din dreapta sus (fără a număra heliu) până când întâlnește fluor.

În imaginea de mai sus puteți vedea ce s-a spus. În tabelul periodic, electronegativitățile Pauling sunt exprimate în funcție de culorile celulelor. Întrucât fluorul este cel mai electronegativ, are o culoare violetă mai proeminentă, în timp ce cele mai puține culori electronegative (sau electropozitive) mai închise.

De asemenea, se poate observa că capetele grupurilor (H, Be, B, C etc.) au culori mai deschise și că, pe măsură ce unul coboară prin grup, celelalte elemente se întunecă. Despre ce este vorba? Răspunsul este din nou atât în ​​proprietățile EI, AE, Zef (încărcare nucleară efectivă), cât și în raza atomică.

Atomul din moleculă

Atomii individuali au o sarcină nucleară reală Z, iar electronii externi suferă o sarcină nucleară eficientă din cauza efectului de ecranare.

Pe măsură ce se mișcă într-o perioadă, Zef crește în așa fel încât atomul să se contracte; adică razele atomice sunt reduse pe o perioadă.

Aceasta are consecința că, în momentul legării unui atom cu altul, electronii vor „curge” spre atomul cu Zef cel mai înalt. De asemenea, acest lucru conferă un caracter ionic legăturii dacă există o tendință marcată pentru electroni de a merge către un atom. Când acest lucru nu este cazul, atunci este o legătură predominant covalentă.

Din acest motiv, electronegativitatea variază în funcție de razele atomice, Zef, care la rândul lor sunt strâns legate de EI și AE. Totul este un lanț.

Pentru ce este?

Pentru ce este electronegativitatea? În principiu, pentru a determina dacă un compus binar este covalent sau ionic. Când diferența de electronegativitate este foarte mare (cu o viteză de 1,7 unități sau mai mult), se spune că compusul este ionic. Este util, de asemenea, pentru a discerne într-o structură care regiuni vor fi, probabil, mai bogate în electroni.

De aici, se poate prezice ce mecanism sau reacție poate suferi compusul. În regiunile sărace cu electroni, δ +, speciile încărcate negativ pot acționa într-un anumit mod; iar în regiunile bogate în electroni, atomii lor pot interacționa în moduri foarte specifice cu alte molecule (interacțiuni dipol-dipol).

Exemple (clor, oxigen, sodiu, fluor)

Care sunt valorile electronegativității pentru atomii de clor, oxigen, sodiu și fluor? După fluor, cine este cel mai electronegativ? Folosind tabelul periodic, se observă că sodiul are o culoare violet închisă, în timp ce culorile pentru oxigen și clor sunt vizual foarte similare.

Valorile electronegativității sale pentru scala Pauling, Mulliken și Allred-Rochow sunt:

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

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

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

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

Rețineți că, cu valorile numerice, se observă o diferență între negativitățile oxigenului și clorului.

Conform scării Mulliken, clorul este mai electronegativ decât oxigenul, contrar scării Pauling și Allred-Rochow. Diferența de electronegativitate între cele două elemente este și mai evidentă folosind scala Allred-Rochow. Și în final, fluorul indiferent de scala aleasă este cel mai electronegativ.

Prin urmare, unde există un atom de F într-o moleculă înseamnă că legătura va avea un caracter ionic ridicat.

Referințe

1. Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică. (Ediția a patra., Paginile 30 și 44). Mc Graw Hill.
2. Jim Clark. (2000). Electronegativitate. Luat de la: chemguide.co.uk
3. Anne Marie Helmenstine, doctorat. (11 decembrie 2017). Definiție și exemple electronice. Luat de la: thinkco.com
4. Mark E. Tuckerman. (5 noiembrie 2011). Scara electronică. Luat de la: nyu.edu
5. Wikipedia. (2018). Electronegativitate. Luat de la: es.wikipedia.org