ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНОСТЬ: МАСШТАБЫ, ВАРИАЦИЯ, ПОЛЕЗНОСТЬ И ПРИМЕРЫ - ХИМИЯ - 2024

Электроотрицательность является периодическим свойством относительно относительно способность атома , чтобы привлечь электронную плотность его молекулярной среды. Это тенденция атома притягивать электроны, когда он присоединен к молекуле. Это отражается в поведении многих соединений и в том, как они межмолекулярно взаимодействуют друг с другом.

Не все элементы в одинаковой степени притягивают электроны от соседних атомов. В случае тех, которые легко отказываются от электронной плотности, они называются электроположительными, в то время как те, которые «покрывают» себя электронами, являются электроотрицательными. Есть много способов объяснить и наблюдать это свойство (или концепцию).

Источник: Wikipedia Commons.

Например, на картах электростатического потенциала молекулы (например, для диоксида хлора на изображении выше, ClO ₂ ) наблюдается эффект различной электроотрицательности для атомов хлора и кислорода.

Красный цвет указывает на богатые электронами области молекулы, δ-, а синий цвет указывает на области, бедные электронами, δ +. Таким образом, после серии вычислительных вычислений этот тип карты может быть создан; многие из них показывают прямую связь между расположением электроотрицательных атомов и δ-.

Это также можно представить себе следующим образом: внутри молекулы прохождение электронов с большей вероятностью происходит вблизи наиболее электроотрицательных атомов. По этой причине для ClO ₂ атомы кислорода (красные сферы) окружены красным облаком, а атом хлора (зеленая сфера) - голубоватым облаком.

Определение электроотрицательности зависит от подхода к явлению, существует несколько шкал, которые рассматривают его с определенных аспектов. Однако все шкалы объединяет то, что они поддерживаются внутренней природой атомов.

Шкалы электроотрицательности

Электроотрицательность - это свойство, которое нельзя измерить количественно, и оно не имеет абсолютных значений. Зачем? Потому что тенденция атома притягивать к себе электронную плотность не одинакова во всех соединениях. Другими словами: электроотрицательность варьируется в зависимости от молекулы.

Если бы в молекуле ClO ₂ атом Cl был заменен на атом N, то тенденция O притягивать электроны также изменилась бы; он может увеличиваться (делать облако краснее) или уменьшаться (терять цвет). Разница будет заключаться в образовании новой связи NO, в результате чего имеется молекула ONO (диоксид азота, NO ₂ ).

Поскольку электроотрицательность атома не одинакова для всего его молекулярного окружения, необходимо определить ее в терминах других переменных. Таким образом, у нас есть значения, которые служат ориентиром и позволяют прогнозировать, например, тип образующейся связи (ионная или ковалентная).

Шкала Полинга

Великий ученый и лауреат двух Нобелевских премий Линус Полинг в 1932 году предложил количественную (измеримую) форму электроотрицательности, известную как шкала Полинга. В нем электроотрицательность двух элементов, A и B, образующих связи, была связана с дополнительной энергией, связанной с ионным характером связи AB.

Как это? Теоретически ковалентные связи являются наиболее стабильными, поскольку распределение их электронов между двумя атомами справедливо; то есть для молекул AA и BB оба атома разделяют пару электронов связи одинаково. Однако, если A более электроотрицательна, то эта пара будет больше от A, чем от B.

В этом случае AB больше не является полностью ковалентным, хотя, если его электроотрицательность не сильно различается, можно сказать, что его связь имеет высококовалентный характер. Когда это происходит, связь претерпевает небольшую нестабильность и приобретает дополнительную энергию как продукт разницы электроотрицательностей между A и B.

Чем больше эта разница, тем больше энергия связи AB и, следовательно, тем выше ионный характер этой связи.

Эта шкала представляет собой наиболее широко используемую в химии шкалу, а значения электроотрицательности возникли в результате присвоения значения 4 для атома фтора. Оттуда они могли рассчитать количество других элементов.

Шкала Малликена

В то время как шкала Полинга связана с энергией, связанной со связями, шкала Роберта Малликена больше связана с двумя другими периодическими свойствами: энергией ионизации (EI) и сродством к электрону (AE).

Таким образом, элемент с высокими значениями EI и AE очень электроотрицателен и поэтому будет притягивать электроны из своего молекулярного окружения.

Зачем? Потому что EI отражает, насколько сложно «оторвать» от него внешний электрон, а AE - насколько устойчив образовавшийся анион в газовой фазе. Если оба свойства имеют высокие величины, то элемент «любит» электроны.

Электроотрицательности по Малликену рассчитываются по следующей формуле:

Χ _M = ½ (EI + AE)

То есть χ _M равно среднему значению EI и AE.

Однако, в отличие от шкалы Полинга, которая зависит от того, какие атомы образуют связи, она связана со свойствами валентного состояния (с его наиболее стабильными электронными конфигурациями).

Обе шкалы генерируют аналогичные значения электроотрицательности для элементов и примерно связаны со следующей реконверсией:

Χ _P = 1,35 (Χ _M ) ^1/2 - 1,37

И X _M, и X _P являются безразмерными величинами; то есть им не хватает единиц.

Шкала AL Allred и E. Rochow

Существуют и другие шкалы электроотрицательности, такие как шкала Сандерсона и Аллена. Однако следующая за первыми двумя шкала - это шкала Оллреда и Рохоу (χ _AR ). На этот раз он основан на эффективном заряде ядра, который электрон испытывает на поверхности атомов. Следовательно, это напрямую связано с силой притяжения сердечника и экранным эффектом.

Как меняется электроотрицательность в периодической таблице?

Источник: Bartux на nl.wikipedia.

Независимо от шкалы или значений, которые у вас есть, электроотрицательность увеличивается справа налево в течение определенного периода и снизу вверх группами. Таким образом, она увеличивается по направлению к правой верхней диагонали (не считая гелия), пока не встретит фтор.

На изображении выше вы можете увидеть то, что только что было сказано. В периодической таблице электроотрицательности Полинга выражаются как функция цвета ячеек. Поскольку фтор является наиболее электроотрицательным, он имеет более выраженный фиолетовый цвет, а наименее электроотрицательный (или электроположительный) - более темные цвета.

Точно так же можно заметить, что заголовки групп (H, Be, B, C и т. Д.) Имеют более светлые цвета, и что по мере того, как один спускается по группе, другие элементы темнеют. О чем это? И снова ответ заключается как в свойствах EI, AE, Zef (эффективный заряд ядра), так и в атомном радиусе.

Атом в молекуле

Отдельные атомы имеют реальный ядерный заряд Z, а внешние электроны переносят эффективный ядерный заряд из-за эффекта экранирования.

По мере движения в течение периода Zef увеличивается таким образом, что атом сжимается; то есть атомные радиусы уменьшаются с течением времени.

Следствием этого является то, что в момент связывания одного атома с другим электроны будут «течь» к атому с самым высоким Zef. Кроме того, это придает связи ионный характер, если существует заметная тенденция для электронов двигаться к атому. Когда это не так, мы говорим о преимущественно ковалентной связи.

По этой причине электроотрицательность изменяется в зависимости от атомных радиусов Zef, которые, в свою очередь, тесно связаны с EI и AE. Все представляет собой цепь.

Для чего это?

Для чего нужна электроотрицательность? В принципе, чтобы определить, является ли бинарное соединение ковалентным или ионным. Когда разница в электроотрицательности очень велика (1,7 единиц или более), соединение считается ионным. Это также полезно для различения в структуре, какие области, возможно, будут богаче электронами.

Отсюда можно предсказать, через какой механизм или реакцию может протекать соединение. В бедных электронами областях, δ +, отрицательно заряженные частицы могут действовать определенным образом; а в областях, богатых электронами, их атомы могут очень специфическим образом взаимодействовать с другими молекулами (диполь-дипольные взаимодействия).

Примеры (хлор, кислород, натрий, фтор)

Каковы значения электроотрицательности для атомов хлора, кислорода, натрия и фтора? Кто после фтора является наиболее электроотрицательным? Используя периодическую таблицу, можно заметить, что натрий имеет темно-фиолетовый цвет, в то время как цвета кислорода и хлора визуально очень похожи.

Его значения электроотрицательности для шкал Полинга, Малликена и Оллреда-Рохоу:

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).

Обратите внимание, что при численных значениях наблюдается разница между отрицательностями кислорода и хлора.

Согласно шкале Малликена, хлор более электроотрицателен, чем кислород, в отличие от шкал Полинга и Оллреда-Рохоу. Разница в электроотрицательности между двумя элементами еще более очевидна при использовании шкалы Оллреда-Рохоу. И наконец, фтор вне зависимости от выбранной шкалы является наиболее электроотрицательным.

Следовательно, наличие атома F в молекуле означает, что связь будет иметь высокий ионный характер.

Ссылки

1. Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия. (Издание четвертое, страницы 30 и 44). Мак Гроу Хилл.
2. Джим Кларк. (2000). Электроотрицательность. Взято с: chemguide.co.uk
3. Энн Мари Хельменстин, доктор философии (11 декабря 2017 г.). Определение и примеры электроотрицательности. Взято с: thinkco.com
4. Марк Э. Такерман. (5 ноября 2011 г.). Шкала электроотрицательности. Взято с: nyu.edu
5. Wikipedia. (2018). Электроотрицательность. Взято с: es.wikipedia.org