PAULINGOVA SKALA: ELEKTRONEGATIVNOST I RAZLIKA U ENERGIJI - KEMIJA - 2026

Pauling ljestvica je proizvoljna skala se koristi u kemiji izraziti elektronegativnosti elemenata. To je definirano kao tendencija određenog atoma da privlači elektrone kad se kombinira s drugim atomom.

U tom smislu, elementi s visokom elektronegativnošću teže dobijaju elektrone. To su nemetali, dok se sa njihove strane manje elektronegativni elementi poput metala lakše odreći elektrona.

Slika 1. Paulingova ljestvica. Izvor: Wikimedia Commons.

Stoga, znajući elektronegativnost elementa, čovjek ima ideju o vrsti veze koju može stvoriti u kombinaciji s drugom. To ćemo vidjeti s numeričkim primjerom kasnije.

Pomoću tih podataka mogu se predvidjeti mnoga svojstva koja će spoj imati, što je vrlo korisno u eksperimentalnoj kemiji i znanosti o materijalima, gdje se novi spojevi neprestano stvaraju.

Međutim, prikladno je pojasniti da, unatoč tome koliko je to važno, ne postoji niti jedan način za određivanje elektronegativnosti; Paulingova ljestvica samo je jedan od različitih načina koji se predlažu da se pronađe, iako je jedan od najčešće korištenih.

Zapravo, Paulingova je proizvoljna ljestvica u kojoj se svakom elementu u periodičnoj tablici dodjeljuje brojčana vrijednost, što odražava njegovu elektronegativnost. Vidimo to na slici 1, gdje imamo elektronegativnost svakog elementa, kako joj je dodijeljen dvostruki nobelovac Linus Pauling (1901-1994) oko 1939. godine.

Elektronegativnost elemenata

Pauling je zajedno s Don M. Yostom pronašao vrijednosti elektronegativnosti empirijski, eksperimentalnim podacima dobivenim mjerenjem energija veze.

Pauling je elementu fluoru - iznad i desno od tablice na slici 1 - najveću elektronegativnost, s brojem 4.0. Kada fluor tvori veze, on pokazuje najveću tendenciju privlačenja elektrona svih elemenata.

Drugo je kisik s 3,5, a treće dušik s 3,0. Obje su smještene na vrhu i na desnoj strani stola.

S druge strane, na suprotnom kraju, najmanje elektronegativni element je cezij, čiji je simbol Cs, smješten lijevo od stola, kojem je Pauling dodijelio broj 0,7.

Elektronegativnost u periodičnoj tablici

Općenito govoreći, kao što se može vidjeti na slici 1, elektronegativnost - i energija ionizacije - povećava se s lijeva na desno u periodičnoj tablici. Ukupni trend također ukazuje na pad pri kretanju gore i dolje.

Stoga ćemo u gornjem desnom kutu tablice imati najviše elektronegativnih elemenata: fluor, kisik, klor, dušik. Najmanje elektronegativa - ili najviše elektropozitivno ako želite - naći će se na lijevoj strani: litij, natrij, kalij i ostali elementi grupe 1 - stupac na krajnjoj lijevoj strani, koji odgovara alkalijskim i zemnoalkalijskim metalima.

U svakom se stupcu elektronegativnost smanjuje kako se atomski broj elementa povećava, osim prijelaznih metala u središtu, koji ne slijede ovaj trend.

Važno je napomenuti da je elektronegativnost relativna, nije nepromjenjivo svojstvo svakog elementa, a mjeri se samo u odnosu na ostale elemente. To puno ovisi o oksidacijskom stanju, pa isti element može pokazati različitu elektronegativnost, ovisno o vrsti spoja koji stvara.

Razlika energije povezivanja

Slika 2. Američki kemičar Linus Pauling 1955. Izvor: Wikimedia Commons.

U kemiji veza je način na koji se atomi, isti ili različiti, udružuju u tvorbu molekula. Pojavljuju se sile između atoma koji ih stabilno drže zajedno.

Postoji nekoliko vrsta veza, ali ovdje se smatraju dvije:

-Kovalentna, u kojoj atomi sličnih elektronegativnosti dijele par elektrona.

-On, česti između atoma s različitim elektronegativnostima u kojima prevladava elektrostatička privlačnost.

Pretpostavimo da dva elementa A i B mogu tvoriti molekule jedna s drugom, što se označava AA i BB. A također su sposobni pridružiti se stvaranju AB spoja, i to sve kroz neku vrstu veze.

Zahvaljujući sudjelovanju međumolekularnih sila, u vezi postoji energija. Na primjer, energija u vezi AA je E _AA, u vezi BB je EBB i na kraju u spoju AB to je E _AB.

Ako je molekula AB nastala kovalentnom vezom, teoretski je energija veze prosjek energija E _AA i E _BB:

E _AB = ½ (E _AA + E _BB)

Pauling je izračunao E _AB za različite spojeve, eksperimentalno ga izmjerio i utvrdio razliku između dvije vrijednosti koje je nazvao Δ:

Δ = - (E _AB) izmjereno - (E _AB) teoretski- = - (E _AB) izmjereno - ½ (E _AA + E _BB) -

Pauling je ovako obrazložen: ako je Δ vrlo blizu 0, to znači da su elektronegativnosti oba elementa slične, a veza koja ih spaja je kovalentna. Ali ako Δ nije mali, tada veza između A i B nije čista kovalentna.

Što je veća apsolutna vrijednost Δ, to je veća razlika između elektronegativnosti elemenata A i B i stoga će veza koja ih spaja biti ionskog tipa. Kasnije će čitatelj pronaći primjer u kojem je, izračunavanjem Δ, moguće odrediti vrstu veze spoja.

Jednadžbe za elektronegativnost

Pretpostavljajući da je razlika u energijama signal koji razlikuje prirodu veze, Pauling je izveo brojne eksperimente koji su ga naveli da stvori empirijski izraz za relativne elektronegativnosti dva elementa A i B koji čine molekulu.

Označivši ovu elektronegativnost kao χ (grčko slovo "chi"), Pauling je definirao Δ na sljedeći način:

f ² Δ = ²

χ (A) - χ (B) = f√Δ = 0.102√Δ

Imajte na umu da je Δ pozitivna količina. Faktor f = 0,102 koji se pojavljuje množenjem kvadratnog korijena Δ je faktor pretvorbe između kJ (kilodoula) i eV (elektron-volt), obje jedinice energije.

Ako se umjesto toga koriste kilokalorije i elektro-volti, razlika u elektronegativnostima izražava se sličnom formulom, ali s f = 0,208:

χ (A) - χ (B) = 0.208√Δ

Pauling je započeo dodjeljivanjem vodika vrijednosti 2,1, što je bila prethodna vrijednost koju je dobio kemičar Robert Mulliken. Taj je element odabrao kao polazište, jer formira kovalentne veze s mnogim drugima.

Koristeći prethodnu jednadžbu, nastavio je dodjeljivati ​​relativne vrijednosti ostalim elementima. Tako je shvatio da se elektronegativnost povećava pri pomicanju slijeva udesno i odozgo prema dolje u periodičnoj tablici, kako je opisano u prethodnom odjeljku.

Primjer

Ispod je popis elemenata: N, J, Y i M i njihove elektronegativnosti Χ prema Paulingovoj skali:

- N: Χ = 4,0

- J: Χ = 1,5

- Y: Χ = 0,9

- M: Χ = 1,6

Među slijedećim spojevima formiranim s njima:

YJ, YN, MN i JM

Navedite onu s najvećim ionskim karakterom i onu čija je priroda kovalentna. Navedite razloge za svoj odgovor.

Riješenje

Prema kriterijima koje je utvrdio Pauling, spoj s najvećim ionskim karakterom bit će onaj s najvećom razlikom između elektronegativnosti, a time i s većom vrijednošću Δ. Sa svoje strane, spoj s najmanjom energetskom razlikom je onaj s kovalentnom vezom.

Tada ćemo izračunati koliko vrijedi Δ za svaki spoj, kako slijedi:

Kompozitni YJ

Δ = ² = (0,9 - 1,5) ² = 0,36

Kompozitni YN

Δ = ² = (0,9 - 4,0) ² = 9,61

Kompozitni MN

Δ = ² = (1,6 - 4,0) ² = 5,76

Kompozitni JM

Δ = ² = (1,5 - 1,6) ² = 0,01

Iz prethodnih rezultata može se zaključiti da je ionski spoj YN, čiji je Δ = 9,61, dok je kovalentni spoj JM, s Δ = 0,01.

Reference

1. Libreteksti kemije. Pauling elektronegativnost. Oporavak od: chem.libretexts.org.
2. IUPAC zlatna knjiga. Elektronegativnost. Oporavak od: goldbook.iupac.org.
3. Salas-Banuet, G. Pogrešno shvaćena elektronegativnost. Oporavilo sa: scielo.org.
4. Znanstveni tekstovi. Elektronegativnost. Oporavilo od: Teksturaznaos.com.
5. Whitten, K. 2010. Kemija. 9.. Ed. Brooks / Cole. Cengage Learning.
6. Wikipedia. Kovalentna veza. Oporavak od: es.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Jonska veza. Oporavak od: es.wikipedia.org.