ELEKTRONEGATIVNOST: VAGE, VARIJACIJE, KORISNOST I PRIMJERI - KEMIJA - 2026

Elektronegativnost je periodično nekretnina relativna odnosi na sposobnost atoma za privlačenje elektrona gustoću molekularnoj okoliša. To je tendencija atoma da privlači elektrone kada je vezan na molekulu. To se očituje u ponašanju mnogih spojeva i u načinu na koji oni međusobno djeluju međusobno.

Nisu svi elementi privlače elektrone iz susjednih atoma u istom stupnju. Za one koji se lako odreknu gustoće elektrona, kaže se da su elektropozitivni, dok su oni koji se „pokrivaju“ s elektronima, bili elektronegativni. Postoji mnogo načina da se ovo svojstvo (ili koncept) objasni i promatra.

Izvor: Wikipedia Commons.

Na primjer, u mapama elektrostatičkog potencijala za molekulu (poput one za klor-dioksid na slici gore, ClO ₂) opažen je učinak različitih elektronegativnosti za atome klora i kisika.

Crvena boja označava regije molekule bogate elektronima δ-, a plava boja označava one koje su elektrone siromašne, δ +. Tako se, nakon niza računskih proračuna, može uspostaviti ova vrsta karte; mnogi od njih pokazuju izravan odnos između položaja elektronegativnih atoma i δ-.

Također se može prikazati na sljedeći način: unutar molekule vjerojatnije je da će se prolaziti elektroni u blizini najviše elektronegativnih atoma. Iz tog razloga su za ClO ₂ atomi kisika (crvene sfere) okruženi crvenim oblakom, dok je atom klora (zelena sfera) plavkast oblak.

Definicija elektronegativnosti ovisi o pristupu koji je dat fenomenu, postoji nekoliko ljestvica koje ga razmatraju s određenih aspekata. Međutim, sve su skali zajedničke da su poduprte unutrašnjom prirodom atoma.

Ljestvice elektronegativnosti

Elektronegativnost nije svojstvo koje se može kvantificirati, niti ima apsolutne vrijednosti. Zašto? Jer tendencija atoma da privlači elektronsku gustoću prema njemu nije ista u svim spojevima. Drugim riječima: elektronegativnost varira ovisno o molekuli.

Kada bi se za molekulu ClO ₂ Cl atom zamijenio za atom N, tada bi se promijenila i tendencija O da privlači elektrone; može se povećati (učiniti oblak crvenijim) ili smanjiti (izgubiti boju). Razlika bi bila u novoj formiranoj vezi NO, koja ima molekulu ONO (dušični dioksid, NO ₂).

Kako elektronegativnost atoma nije ista za svu njegovu molekularnu okolinu, potrebno ga je definirati u smislu drugih varijabli. Na taj način imamo vrijednosti koje služe kao referenca i koje omogućuju predviđanje, na primjer, vrste veze koja će se formirati (ionska ili kovalentna).

Pauling ljestvica

Veliki znanstvenik i dobitnik dviju Nobelovih nagrada, Linus Pauling, predložio je 1932. godine kvantitativni (mjerljivi) oblik elektronegativa poznat kao Paulingova ljestvica. U njemu je elektronegativnost dvaju elemenata, A i B, koja tvori veze, bila povezana s dodatnom energijom povezanom s ionskim karakterom veze AB.

Kako je to? Teoretski kovalentne veze su najstabilnije, jer je raspodjela njihovih elektrona između dva atoma pravična; to jest, za molekule AA i BB oba atoma dijele par elektrona veze na isti način. Međutim, ako je A više negativan, tada će taj par biti više od A nego od B.

U tom slučaju AB više nije potpuno kovalentan, premda ako se njegove elektronegativnosti ne razlikuju mnogo, može se reći da njegova veza ima visoki kovalentni karakter. Kada se to dogodi, veza prolazi kroz malu nestabilnost i stječe dodatnu energiju kao rezultat razlike u elektronegativnosti između A i B.

Što je veća ta razlika, veća je energija veze AB, a posljedično i veći ionski karakter te veze.

Ova ljestvica predstavlja najčešće korištenu u kemiji, a vrijednosti elektronegativnosti proizašle su iz dodjeljivanja vrijednosti 4 za atom fluora. Odatle su mogli izračunati vrijednost ostalih elemenata.

Mulliken ljestvica

Iako Paulingova ljestvica ima veze s energijom povezanom s vezama, Robertova Mullikenova ljestvica više je povezana s dva druga periodična svojstva: ionizacijskom energijom (EI) i srodnošću elektrona (AE).

Dakle, element s visokim vrijednostima EI i AE je vrlo elektronegativan i stoga će privući elektrone iz svog molekularnog okruženja.

Zašto? Zato što EI odražava koliko je teško „isprazniti“ vanjski elektron iz njega, a AE koliko je stabilan anion u plinskoj fazi. Ako oba svojstva imaju velike veličine, tada je element "ljubitelj" elektrona.

Elektromagnetske negativnosti Mulliken računaju se sljedećom formulom:

Χ _M = ½ (EI + AE)

Odnosno, χ _M jednak je prosječnoj vrijednosti EI i AE.

Međutim, za razliku od Paulingove skale koja ovisi o tome koji atomi tvore veze, ona je povezana sa svojstvima valentnog stanja (sa svojim najstabilnijim elektroničkim konfiguracijama).

Obje skale generiraju slične vrijednosti elektronegativnosti za elemente i približno se odnose na sljedeću reverziju:

Χ _P = 1,35 (Χ _M) ^1/2 - 1,37

I X _M i X _P su bezdimenzijske vrijednosti; to jest, nedostaju im jedinice.

AL Allred i E. Rochow ljestvica

Postoje i druge ljestvice elektronegativnosti, poput skale Sanderson i Allen. Međutim, prva koja prati prva dva je Allredova i Rochowova ljestvica (χ _AR). Ovaj put se temelji na učinkovitom nuklearnom naboju koji jedan elektron doživljava na površini atoma. Stoga je izravno povezana s privlačnom silom jezgre i efektom zaslona.

Kako se elektronegativnost razlikuje u periodičnoj tablici?

Izvor: Bartux na nl.wikipedia.

Bez obzira na skale ili vrijednosti koje imate, elektronegativnost se povećava s desna na lijevo neko vrijeme, a od grupe odozdo prema gore. Dakle, povećava se prema gornjoj desnoj dijagonali (ne računajući helij) dok ne nađe fluor.

Na slici iznad možete vidjeti što je upravo rečeno. U periodičnoj tabeli Pauling elektronegativnosti izražene su kao funkcija boja stanica. Kako je fluor najoelektronegativniji, on ima istaknutiju ljubičastu boju, dok najmanje elektronegativne (ili elektropozitivne) tamnije boje.

Isto tako, može se primijetiti da glave skupina (H, Be, B, C, itd.) Imaju svjetlije boje, a kako se jedna silazi kroz skupinu, drugi elementi potamne. O čemu se radi? Odgovor je opet u svojstvima EI, AE, Zef (efektivni nuklearni naboj) i u atomskom radijusu.

Atom u molekuli

Pojedini atomi imaju pravi nuklearni naboj Z, a vanjski elektroni trpe učinkovit nuklearni naboj od efekta zaštite.

Kako se kreće tijekom nekog razdoblja, Zef se povećava na način da se atom steže; to jest, atomski radijusi se smanjuju tijekom određenog razdoblja.

To ima za posljedicu da će, u trenutku povezivanja jednog atoma s drugim, elektroni "teći" prema atomu s najvišim Zefom. Također, ovo daje ionski karakter vezi ako postoji izražena tendencija da elektroni idu prema nekom atomu. Kad to nije slučaj, tada je to pretežno kovalentna veza.

Iz tog razloga elektronegativnost varira ovisno o atomskim polumjerima, Zef, koji su zauzvrat usko povezani s EI i AE. Sve je lanac.

Čemu služi?

Čemu služi elektronegativnost? U principu da se utvrdi je li binarni spoj kovalentan ili ionski. Kad je razlika u elektronegativnosti vrlo velika (brzinom od 1,7 jedinica ili više), za spoj se kaže da je ionski. Također je korisno za uvid u strukturu koja područja će možda biti bogatija elektronima.

Odavde se može predvidjeti koji mehanizam ili reakcija može proći spoj. U regijama siromašnim elektronima δ + negativno nabijene vrste mogu djelovati na određeni način; a u regijama bogatim elektronima njihovi atomi mogu komunicirati na vrlo specifične načine s drugim molekulama (dipol-dipolne interakcije).

Primjeri (klor, kisik, natrij, fluor)

Koje su vrijednosti elektronegativnosti za atome klora, kisika, natrija i fluora? Nakon fluora, tko je najviše elektronegativan? Korištenjem periodične tablice, uočeno je da natrij ima tamno ljubičastu boju, dok su boje za kisik i klor vizualno vrlo slične.

Njegove vrijednosti elektronegativnosti za Pauling, Mulliken i Allred-Rochow ljestvice su:

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

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

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

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

Imajte na umu da se brojčanim vrijednostima uočava razlika između negativnosti kisika i klora.

Prema Mullikenovoj skali, klor je više negativan od kisika, suprotno skali Pauling i Allred-Rochow. Razlika elektronegativnosti između dva elementa još je vidljivija pomoću Allred-Rochow-ove skale. I na kraju, fluor bez obzira na odabranu ljestvicu je najviše negativan.

Stoga, tamo gdje postoji F atom u molekuli, to znači da će veza imati visoki jonski karakter.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Neorganska kemija. (Četvrto izdanje., Stranice 30 i 44). Mc Graw Hill.
2. Jim Clark. (2000). Elektronegativnost. Preuzeto sa: chemguide.co.uk
3. Anne Marie Helmenstine, dr. Sc. (11. prosinca 2017.). Definicija i primjeri elektronegativnosti. Preuzeto sa: misao.com
4. Mark E. Tuckerman. (5. studenog 2011.). Ljestvica elektronegativnosti. Preuzeto iz: nyu.edu
5. Wikipedia. (2018.). Elektronegativnost. Preuzeto sa: es.wikipedia.org