Cuprins
Ce este electronegativitatea?
Electronegativitatea este o proprietate periodică relativă care se referă la capacitatea unui atom de a atrage densitatea de electroni din mediul său molecular. Este tendința unui atom de a atrage electroni spre sine atunci când este legat de o moleculă. Acest lucru se reflectă în comportamentul multor compuși și modul în care aceștia interacționează între ei intermolecular.
Cu alte cuvinte, cu cât un atom este mai electronegativ, cu atât este mai mare capacitatea sa de a atrage electroni de la alți atomi; de asemenea, va avea un potențial de ionizare mai mare. Acest lucru îi permite să-și mențină electronii împotriva atracției externe în timp ce atrage electroni din atomii din jur.
Acum, nu toate elementele atrag electronii de la atomii adiacenți în același grad. În cazul celor care pierd cu ușurință din densitatea de electroni, se spune că sunt electropozitivi, în timp ce cei care sunt „acoperiți” de electroni sunt electronegativi . Există multe moduri de a explica și observa această proprietate (sau concept).
Exemplu electronegativități
De exemplu, în hărțile potențialelor electrostatice pentru o moleculă (cum ar fi dioxidul de clor din imaginea de mai sus, ClO 2 ), se observă efectul diferitelor electronegativități pentru atomii de clor și oxigen.
Culoarea roșie indică regiunile bogate în electroni ale moleculei, δ-, iar culoarea albastră pe cele care sunt sărace în electroni, δ+. Astfel, după o serie de calcule de calcul, aceste tipuri de hărți pot fi stabilite; multe dintre ele arată o relație directă între localizarea atomilor electronegativi și δ-.
De asemenea, poate fi vizualizat în felul următor: în cadrul unei molecule, tranzitul electronilor este mai probabil să aibă loc în vecinătatea atomilor mai electronegativi.
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) este înconjurat de un nor albăstrui.
Definiția electronegativității depinde de abordarea dată fenomenului, existând mai multe scale care îl consideră din diferite aspecte. Cu toate acestea, toate scalele au în comun faptul că sunt susținute de natura intrinsecă a atomilor.
Vă poate interesa și articolul : Care este diferența dintre Atom și Molecule? Bine explicat
Scale de electronegativitate
Electronegativitatea nu este o proprietate care poate fi cuantificată și nici nu are valori absolute. Acest lucru se datorează faptului că tendința unui atom de a atrage densitatea de electroni către el nu este aceeași în toți compușii. Cu alte cuvinte: electronegativitatea variază în funcție de moleculă.
Dacă, pentru molecula de ClO 2 , atomul de Cl ar fi schimbat cu atomul de N, atunci s-ar modifica și tendința lui O de a atrage electroni; ar putea crește (face norul mai roșu) sau scădea (își pierde culoarea). Diferența ar sta în noua legătură NE formată, pentru a avea astfel molecula ONO (dioxid de azot, NO 2 ).
Întrucât electronegativitatea unui atom nu este aceeași pentru toate mediile sale moleculare, este necesar să-l definești în termeni de alte variabile. În acest fel, există niște valori care servesc drept referință și care permit prezicerea, de exemplu, a tipului de legătură care se formează (ionică sau covalentă).
Scara Pauling
Marele om de știință și câștigător a două premii Nobel, Linus Pauling (1901-1994), a propus în 1932 o formă cantitativă (măsurabilă) de electronegativitate, cunoscută sub numele de scara Pauling. În ea, electronegativitatea a două elemente, A și B, care formează legături, era legată de energia suplimentară asociată cu caracterul ionic al legăturii AB.
Teoretic, legăturile covalente sunt cele mai stabile, deoarece distribuția electronilor lor între doi atomi este echitabilă; adică pentru moleculele AA și BB, ambii atomi împart în mod egal perechea de electroni de legătură. Totuși, dacă A este mai electronegativ, atunci acea pereche va fi mai mult pentru A decât pentru B.
În acest caz, AB nu mai este complet covalent, deși dacă electronegativitățile lor nu diferă mult, se poate spune că legătura lor este foarte covalentă. Când se întâmplă acest lucru, legătura suferă o mică instabilitate și câștigă energie suplimentară ca urmare a diferenței de electronegativitate dintre A și B.
Cu cât această diferență este mai mare, cu atât energia legăturii AB este mai mare și, în consecință, caracterul ionic al legăturii menționate este mai mare.
Această scară reprezintă cea mai utilizată în chimie, iar valorile electronegativității au apărut din atribuirea unei valori de 4 atomului de fluor (elementul cu cea mai mică electronegativitate este cesiul, cu 0,7). De acolo puteau calcula pe cel al celorlalte elemente.
Scara Mulliken
În timp ce scara Pauling se preocupă de energia asociată cu legăturile, scara Robert Mulliken (1896-1986) se preocupă mai mult de alte două proprietăți periodice: energia de ionizare (EI) și afinitatea electronică (AE).
Astfel, un element cu valori mari ale EI și AE este foarte electronegativ și, prin urmare, va atrage electroni din mediul său molecular.
De ce? Pentru că reflectă cât de dificil este să „agăți” un electron extern, iar 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.
Totuși, spre deosebire de scara Pauling, care depinde de ce atomi formează legături, aceasta este legată de proprietățile stării de valență (cu cele mai stabile configurații electronice ale sale).
Ambele scale generează valori similare de electronegativitate 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 adimensionale; adică le lipsesc unitățile.
AL Allred și E. Scala Rochow
Există și alte scale de electronegativitate, cum ar fi Sanderson și Allen. Totuși, cea care urmează pe primele două este scara lui Allred și Rochow (χ AR ). Această scară se bazează pe sarcina nucleară efectivă pe care o experimentează un electron pe suprafața atomilor. Prin urmare, este direct legată de forța de atracție a nucleului și de efectul de ecran.
Cum variază electronegativitatea în tabelul periodic?
Indiferent de scale sau valori, electronegativitatea crește de la dreapta la stânga într-o perioadă și de jos în sus în grupuri. Astfel, crește spre diagonala din dreapta sus (fără a număra heliul) până întâlnește fluorul.
În imaginea de mai sus puteți vedea ce tocmai s-a spus. În tabelul periodic, electronegativitățile Pauling sunt exprimate în funcție de culorile cutiilor. Deoarece fluorul este cel mai electronegativ, acesta corespunde unei culori violete mai proeminente. Pe de altă parte cele mai puțin electronegative (sau electropozitive) au culori mai închise.
De asemenea, se poate observa că capetele de grup (H, Be, B, C etc.) au cele mai deschise culori. Pe măsură ce cobori în grup, celelalte elemente se întunecă. Despre ce este vorba? Răspunsul constă din nou atât în proprietățile EI, AE, Zef (sarcină nucleară efectivă), cât și în raza atomică.
Atomul din moleculă
Atomii individuali au o sarcină nucleară reală Z, iar electronii exteriori suferă o sarcină nucleară eficientă datorită efectului de ecranare.
Pe măsură ce vă deplasați printr-o perioadă, Zef crește astfel încât atomul se contractă; adică razele atomice se reduc pe o perioadă.
Acest lucru are consecința că, atunci când un atom se leagă de altul, electronii vor „curge” către atomul cu cel mai mare Zef. De asemenea, acest lucru dă un caracter ionic legăturii dacă există o tendință marcată a electronilor de a se deplasa către un atom. Când nu este cazul, atunci vorbim de o legătură predominant covalentă.
Din acest motiv, electronegativitatea variază în funcție de razele atomice, Zef. Acestea la rândul lor sunt strâns legate de EI și AE. Totul este un lanț.
Utilitatea electronegativității
Electronegativitatea servește, în principiu, pentru a determina dacă un compus binar este covalent sau ionic. Când diferența de electronegativitate este foarte mare (la o rată de 1,7 unități sau mai mult), se spune că compusul este ionic.
De asemenea, este util să discernem într-o structură care regiuni sunt susceptibile de a fi mai bogate în electroni.
Din aceasta se poate prezice ce mecanism sau reacție poate suferi compusul. În regiunile sărace în electroni, δ+, este posibil ca speciile încărcate negativ să acționeze 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 închis, în timp ce culorile pentru oxigen și clor sunt vizual foarte asemănătoare.
Valorile lor de electronegativitate pentru scalele 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 la valorile numerice se observă o diferență între negativitățile oxigenului și clorului.
Conform scalei Mulliken, clorul este mai electronegativ decât oxigenul, spre deosebire de scalele Pauling și Allred-Rochow. Diferența de electronegativitate dintre ambele elemente este și mai evidentă folosind scara Allred-Rochow. Și în sfârșit, fluorul, indiferent de scara aleasă, este cel mai electronegativ.
Prin urmare, acolo unde există un atom F într-o moleculă, înseamnă că legătura va avea un caracter ionic ridicat.
Vă poate interesa și articolul : Care este diferența dintre cationi și anioni ?
