Electronegativitate

Electronegativitate (abrevierea EN Simbolul ( greacă Chi )) este o măsură relativă a capacității atomilor de a atrage lipirii perechi de electroni în legături chimice . Electronegativitatea este determinată de sarcina nucleară respectivă și de raza atomică și poate fi utilizată pentru a estima polaritatea și caracterul legăturii ionice ale unei legături între doi atomi: cu cât diferența de electronegativitate a elementelor legate este mai mare, cu atât legătura este mai polară. . ${\ displaystyle \ chi}$

Atomii cu electronegativitate ridicată sunt numiți și electronegativi , iar atomii cu electronegativitate scăzută sunt numiți electropozitivi . Electronegativitatea unui atom într-o moleculă sau într-un anion depinde de energia de ionizare sau de afinitatea electronică și este mai mare, cu cât lipsesc mai puțini electroni pe învelișul exterior al configurației gazului nobil , deoarece „golurile” se străduiesc să fie umplute. Prin urmare, electronegativitatea crește de obicei de la stânga la dreapta într-o perioadă de element pe măsură ce numărul atomic devine mai mare. În cadrul unui grup de elemente , electronegativitatea scade de sus în jos, în principal deoarece crește distanța până la nucleu și, astfel, atracția nucleului către electronii de legătură scade.

Nemetalele sunt mai electronegative decât metalele, acceptă preferențial electronii și, prin urmare, au valori mai mari de electronegativitate decât metalele, care sunt doar slab electronegative și preferențial degajă electroni. Presupunerea că gazele nobile nu prezintă electronegativitate deoarece sunt într-o stare foarte stabilă și deoarece valorile electronegativităților gazelor nobile lipsesc în tabelele manualelor citate și nu este corectă. După ce compușii chimici au fost de asemenea produși de gaze nobile , z. B. pentru valorile xenon și kripton pentru electronegativitățile scării Pauling pot fi calculate, care corespund aproximativ valorilor halogenilor. Cu metode mai noi a fost posibil să se calculeze valori numerice pentru celelalte gaze nobile pentru scările de electronegativitate în conformitate cu Mulliken și Rochow, care sunt mai mari decât cele ale halogenilor. Pentru heliu, de exemplu, acestea sunt 5,50 conform Allred-Rochow și 4,86 ​​conform Mullikan.

Reglementări și precizie

Există diverse metode pentru calcularea EN. Principala dificultate aici este că EN se referă la comportamentul unui atom specific într-un grup atomic cu legături simple și nu la atomi individuali, izolați în stare gazoasă, cum este cazul energiei de ionizare și a afinității electronice. Astfel, electronegativitatea depinde de tipul și numărul de atomi conectați la atomul în cauză și este posibil ca, pentru. B. un atom de clor din compusul triclorură de fosfor , în care trei atomi de Cl sunt legați ca liganzi la un atom de P, are o electronegativitate diferită de un atom de clor din cloratul de anion , în care atomul de Cl a trei atomi de P ca liganzi este înconjurat. În plus, atunci când se calculează valori pentru electronegativitate și se specifică numeric valori fără unități, metodele de calcul se pot baza pe alte proprietăți diferite ale moleculelor, pe lângă energia de ionizare și electronegativitatea. Acest lucru a condus la faptul că există trei scale ( scara Rochow , scara Mulliken , scara Pauling ) pentru electronegativități calculate, fiecare cu valori ușor diferite pentru electronegativități calculate folosind metode diferite.

În ciuda dificultăților menționate și a limitărilor și incertitudinilor bazate pe acestea, conceptul de electronegativitate rămâne util dacă nu se acordă prea multă greutate valorilor calculate prin diferite metode.

Aplicații

Valorile electronegativităților pot fi utilizate pentru a estima dacă o anumită legătură atomică este polară sau nepolară covalentă sau dacă este o legătură ionică . Deci z. B. pentru următorii trei compuși cu fluor F ₂ , HF și LiF următoarele diferențe în electonegativities:

• pentru fluor elementar F ₂  : diferență 4.0 - 4.0 = 0, legătură covalentă nepolară, deoarece electronii de legătură sunt distribuiți uniform între cei doi atomi de fluor.
• pentru fluorură de hidrogen HF: diferență 4.0 - 2.1 = 1.9, legătură covalentă polară, deoarece electronii de legătură sunt distribuiți inegal în favoarea atomului de fluor. Acest lucru înseamnă, de asemenea, că molecula HF are caracterul unui dipol și, prin urmare, și un moment dipolar , a cărui dimensiune are o influență puternică asupra proprietăților fizice ale moleculei.
• pentru fluorura de litiu LiF: diferență 4.0 - 1.0 = 3.0, legătură ionică, deoarece cea mai mare valoare pentru diferența de electronegativități din exemplu indică faptul că electronii de legătură sunt distribuiți foarte inegal în favoarea atomului de fluor.

Prin calcularea diferenței de electronegativitate între posibilii parteneri de reacție, cu ajutorul regulilor generale, se pot face afirmații despre severitatea reacțiilor activate și legătura chimică din substanțele care se formează.

Sisteme de clasificare

Modelul de electronegativitate a fost introdus de Linus Pauling în 1932 și ulterior rafinat de mai multe ori. Astăzi, pe lângă scara Pauling, se folosesc și scările Allred-Rochow și Mulliken.

Scara Allred-Rochow

Electronegativitatea conform lui Albert L. Allred și Eugene G. Rochow (1958) este, de asemenea, adesea menționată ca sau . ${\ displaystyle c_ {AR}}$${\ displaystyle \ chi _ {AR}}$

Scara se bazează pe considerentul că electronegativitatea este proporțională cu atracția electrostatică F pe care sarcina nucleară Z o exercită asupra electronilor de legare (protejați de electronii interni):

${\ displaystyle F \ sim {\ frac {e ^ {2} \ cdot Z _ {\ rm {eff}}} {r ^ {2}}}}$

unde r este raza atomică, e este elementar încărcătura și efectiv numărul atomic . ${\ displaystyle Z _ {\ rm {eff}}}$

Scara Mulliken

(1934 al scalei Mulliken Robert S. Mulliken electronegativitatea ca medie a valorii implicite) a energiei de ionizare și afinitatea electronică ( afinitatea electronică ) este calculată:${\ displaystyle E_ {I}}$ ${\ displaystyle E _ {\ rm {ea}}}$

${\ displaystyle \ chi _ {\ rm {M}} = {\ frac {E _ {\ rm {ea}} + E_ {I}} {2}}}$

Această energie este dată în volți de electroni .

Scara Mulliken poate fi adaptată destul de bine la scara Pauling cu următoarea formulă:

${\ displaystyle \ chi _ {P} = 1 {,} 35 \, \ chi _ {M} ^ {1/2} -1 {,} 37}$

Există, de asemenea, alte formule de conversie utilizate, cum ar fi formula liniară:

${\ displaystyle \ chi _ {P} = 0,336 \ left (\ chi _ {M} -0,615 \ right)}$

Scală Pauling

Modelul Pauling se bazează pe diferența de electronegativitate între doi atomi A și B ca măsură a părții ionice a legăturii lor AB. Presupune cunoașterea energiilor de disociere a legăturilor determinate experimental ale moleculelor A - B, A ₂ și B ₂ .

Diferența de electronegativitate dintre doi atomi A și B rezultă din:

${\ displaystyle D_ {AB} - {\ sqrt {D_ {AA} D_ {BB}}} = 96 {,} 48 ~ {\ frac {\ rm {kJ}} {\ rm {mol}}} (\ chi _ {A} - \ chi _ {B}) ^ {2}}$

Pentru a calcula valorile electronegativității adimensionale ale elementelor chimice din diferență, valoarea pentru fluor a fost setată ca punct de referință. ${\ displaystyle \ chi _ {F} = 3 {,} 98}$

În literatura de specialitate există valori diferite pentru EN în conformitate cu Pauling, care pot fi atribuite următoarelor motive:

1. De energiile de legătură de disociere sunt dificil de accesat experimental pentru unele elemente sau compuși.
2. Valorile de referință utilizate anterior au fost și .${\ displaystyle \ chi _ {F} = 4 {,} 00}$${\ displaystyle \ chi _ {H} = 2 {,} 10}$
3. În loc de media geometrică , media aritmetică a fost folosită și în trecut .${\ displaystyle {\ sqrt {D_ {AA} D_ {BB}}}}$ ${\ displaystyle {\ tfrac {D_ {AA} + D_ {BB}} {2}}}$
4. În cele din urmă, există valori diferite pentru factorul de proporționalitate în literatură.

Alte scale de electronegativitate

Potrivit lui Leland C. Allen , electronegativitatea este calculată din starea energetică a electronilor de valență, ceea ce permite o determinare spectroscopică. RT Sanderson atribuie electronegativității precum Allred și Rochow sarcinii nucleare efective .

Note de subsol și referințe individuale

1. ↑ ^{a b c} Intrare pe electronegativitate . În: IUPAC Compendium of Chemical Terminology („Cartea de aur”) . doi : 10.1351 / goldbook.E01990 Versiune: 2.1.5.
2. ↑ ^{a b c} Theodore L. Brown, H. Eugene LeMay, Bruce E. Bursten: Chemie. Știința centrală . Pearson Studium, 2007, ISBN 978-3-8273-7191-1 , pp. 364-368 . 
3. ↑ ^{a b} Theodore L. Brown, H. Eugene LeMay, Chimie. Un manual pentru toți oamenii de știință din natură | VCH Verlagsgesellschaft D6940 Weinheim, 1988, ISBN 3-527-26241-5 , p. 199
4. ^ LC Allen, JE Huheey: Definiția electronegativității și chimia gazelor nobile. În: Jurnalul de chimie anorganică și nucleară . 1980, 42, pp. 1523-1524, doi : 10.1016 / 0022-1902 (80) 80132-1 .
5. ^ AL Allred, EG Rochow: O scară de electronegativitate bazată pe forța electrostatică. În: Jurnalul de chimie anorganică și nucleară. 5, 1958, p. 264, doi: 10.1016 / 0022-1902 (58) 80003-2 .
6. ↑ ^{a b c} Peter W. Atkins și Julio de Paula: chimie fizică . Ediția a V-a. Wiley-VCH-Verl, Weinheim 2013, ISBN 978-3-527-33247-2 , pp. 410 . 
7. ^ Steven G. Bratsch.: Electronegativități Mulliken revizuite . În: Jurnalul de educație chimică . Ediția a 65-a. Nu. 1 , 1988, p. 38 . 
8. ↑ Uneori se utilizează și alți parametri numerici în formula de conversie (ibid).
9. ↑ David R. Lide (Ed.): Manualul de chimie și fizică al CRC . Ediția a 90-a. (Versiune Internet: 2010), CRC Press / Taylor și Francis, Boca Raton, FL, Structura moleculară și spectroscopie, pp. 9-98.
10. ↑ ^{a b c d} Nedeterminat pentru scara Pauling, vezi
    LC Allen, JE Huheey: Definiția electronegativității și a chimiei gazelor nobile . În: Jurnalul de chimie anorganică și nucleară . bandă 42 , 1980, pp. 1523-1524 , doi : 10.1016 / 0022-1902 (80) 80132-1 . TL Meek: Electronegativități ale gazelor nobile . În: Jurnalul de educație chimică . bandă 
     72 , nr. 1 , 1995, p. 17-18 . 
11. ^ ^{A b} L. C. Allen, JE Huheey: Definiția electronegativității și a chimiei gazelor nobile . În: Jurnalul de chimie anorganică și nucleară . bandă 42 , 1980, pp. 1523-1524 , doi : 10.1016 / 0022-1902 (80) 80132-1 . 
12. ^ ^{A b} T. L. Meek: Electronegativități ale gazelor nobile . În: Jurnalul de educație chimică . bandă 72 , nr. 1 , 1995, p. 17-18 . 
13. ↑ ^{a b c d e f g h i j k l m n o} electronegativitate (prezentare tabelară) . uniterra.de. Adus la 18 iulie 2012.

literatură

Cărți

• Linus Pauling : Natura legăturii chimice și structura moleculelor și a cristalelor . Publicații Mei Ya Taipei, 1960. 
• Hans Rudolf Christen , Gerd Meyer: Bazele chimiei generale și anorganice. Sauerländer, Frankfurt pe Main 1997. ISBN 3-7941-3984-4 .

articole de jurnal

• Robert S. Mulliken: O nouă scară de electroafinitate; Împreună cu date privind stările de valență și potențialele de ionizare a valenței și afinitățile electronice . În: Jurnalul de fizică chimică . bandă 2 , nr. 11 , 1934, pp. 782-793 , doi : 10.1063 / 1.1749394 . 
• AL Allred: valori de electronegativitate din date termochimice . În: Jurnalul de chimie anorganică și nucleară . bandă 17 , nr. 3-4 , mai 1961, pp. 215-221 , doi : 10.1016 / 0022-1902 (61) 80142-5 . 
• AL Allred, EG Rochow: O scară de electronegativitate bazată pe forța electrostatică . În: Jurnalul de chimie anorganică și nucleară . bandă 5 , nr. 4 , 1958, pp. 264-268 , doi : 10.1016 / 0022-1902 (58) 80003-2 . 
• William B. Jensen : Electronegativitatea de la Avogadro la Pauling , 2 părți, Journal of Chemical Education, volumul 73, 1996, pp. 11-20, volumul 80, 2003, pp. 279-287
• SG Bratsch: Electronegativități Mulliken revizuite. În: Journal of Chemical Education . bandă 65 , nr. 1 , 1988, p. 34-41 . 
• RT Sanderson: Principiile chimice revizuite: Principiile electronegativității - Partea I. Natura generală . În: Journal of Chemical Education . bandă 65 , nr. 2 , 1988, p. 112-118 . 
• RT Sanderson: Principiile chimice revizuite: Principiile electronegativității - Partea a II-a. Aplicații . În: Journal of Chemical Education . bandă 65 , nr. 3 , 1988, pp. 227-231 . 
• LC Allen: Electronegativitatea este energia medie cu un singur electron a electronilor cu coajă de valență din atomii liberi în stare de bază . În: Journal of the American Chemical Society . bandă 111 , nr. 25 , 1989, pp. 9003-9014 , doi : 10.1021 / ja00207a003 . 

Link-uri web

Wikționar: electronegativitate  - explicații ale semnificațiilor, originilor cuvintelor, sinonime, traduceri

• Electronegativități (EN) pe chimia creativă pe internet
• ChemGlobe - Electronegativitate
• Electronegativitate la UNI TERRA