Elektronegativität Skalen, Variation, Nützlichkeit und Beispiele

Die Elektronegativität ist eine relative periodische Eigenschaft, die die Fähigkeit eines Atoms betrifft, elektronische Dichte aus seiner molekularen Umgebung anzuziehen. Es ist die Tendenz eines Atoms, Elektronen anzuziehen, wenn es an ein Molekül gebunden ist. Dies spiegelt sich im Verhalten vieler Verbindungen und ihrer intermolekularen Wechselwirkung wider.

Nicht alle Elemente ziehen gleichermaßen Elektronen von benachbarten Atomen an. Für den Fall derjenigen, die die elektronische Dichte leicht ergeben, wird gesagt, dass sie sind Elektropositive, während diejenigen, die mit Elektronen "bedeckt" sind elektronegativ. Es gibt viele Möglichkeiten, diese Eigenschaft (oder dieses Konzept) zu erklären und zu beobachten.

Zum Beispiel in Karten von elektrostatischen Potentialen für ein Molekül (wie Chlordioxid im Bild oben, ClO)₂) Die Wirkung der verschiedenen Elektronegativitäten für die Chlor- und Sauerstoffatome wird beobachtet.

Die rote Farbe zeigt die elektronenreichen Regionen des Moleküls δ- und die blaue Farbe zeigt die elektronenarmen Regionen δ + an. Somit kann nach einer Reihe von Berechnungsberechnungen diese Art von Karten erstellt werden; viele von ihnen zeigen eine direkte Beziehung zwischen der Position der elektronegativen Atome und δ-.

Es kann auch wie folgt visualisiert werden: Innerhalb eines Moleküls tritt der Elektronentransport eher in der Nähe von elektronegativen Atomen auf. Aus diesem Grund ist das für ClO₂ die Sauerstoffatome (die roten Kugeln) sind von einer roten Wolke umgeben, während das Chloratom (die grüne Kugel) von einer bläulichen Wolke umgeben ist.

Die Definition der Elektronegativität hängt vom Ansatz des Phänomens ab und besteht aus mehreren Skalen, die es aus bestimmten Aspekten betrachten. Allen Skalen ist jedoch gemeinsam, dass sie von der Natur der Atome getragen werden.

Index

• 1 Elektronegativität
  • 1.1 Paulingskala
  • 1.2 Mulliken-Skala
  • 1.3 Maßstab von A.L. Allred und E. Rochow
• 2 Wie variiert die Elektronegativität im Periodensystem?
  • 2.1 Das Atom im Molekül
• 3 Wozu dient es?
• 4 Beispiele (Chlor, Sauerstoff, Natrium, Fluor)
• 5 Referenzen

Elektronegativität Skalen

Die Elektronegativität ist keine quantifizierbare oder absolute Größe. Warum? Weil die Tendenz eines Atoms, elektronische Dichte zu erreichen, in allen Verbindungen nicht die gleiche ist. Mit anderen Worten: Die Elektronegativität variiert in Abhängigkeit vom Molekül.

Ja für das ClO-Molekül₂ das Atom von Cl wird zu dem von N geändert, dann würde sich auch die Tendenz des O, die Elektronen anzuziehen, ändern; es könnte sich erhöhen (die Wolke röter machen) oder abnehmen (Farbe verlieren). Der Unterschied würde in der neu gebildeten N-O-Bindung liegen, so dass das Molekül O-N-O (Stickstoffdioxid, NO₂).

Da die Elektronegativität eines Atoms nicht für alle seine molekularen Umgebungen gleich ist, ist es notwendig, sie in Bezug auf andere Variablen zu definieren. Auf diese Weise haben wir Werte, die als Referenz dienen und die beispielsweise die Art der gebildeten Bindung vorhersagen können (ionisch oder kovalent).

Pauling-Skala

Der große Wissenschaftler und Gewinner zweier Nobelpreise, Linus Pauling, schlug 1932 eine quantitative (messbare) Form des Elektronegativs vor, die als Pauling-Skala bekannt ist. Die Elektronegativität der zwei Elemente A und B, die Bindungen bilden, hängt mit der zusätzlichen Energie zusammen, die mit dem ionischen Charakter der A-B-Bindung verbunden ist.

Wie ist das? Theoretisch sind kovalente Bindungen am stabilsten, da die Verteilung ihrer Elektronen zwischen zwei Atomen gleich ist; das heißt, für die Moleküle A-A und B-B teilen sich beide Atome auf die gleiche Weise das Elektronenpaar der Bindung. Wenn A jedoch elektronegativer ist, dann ist dieses Paar mehr als A als B.

In diesem Fall ist A-B nicht mehr vollständig kovalent, obwohl, wenn seine Elektronegativitäten nicht sehr verschieden sind, gesagt werden kann, dass seine Bindung einen hohen kovalenten Charakter hat. Wenn dies geschieht, erfährt die Bindung eine geringe Instabilität und erwirbt zusätzliche Energie als ein Produkt der Elektronegativitätsdifferenz zwischen A und B.

Je größer dieser Unterschied ist, desto höher ist die Leistung der A-B-Verbindung und folglich der ionische Charakter der Verbindung.

Diese Skala stellt das am häufigsten verwendete in der Chemie dar, und die Werte der Elektronegativitäten ergaben sich aus der Zuordnung eines Werts von 4 für das Fluoratom. Von dort konnten sie die anderen Elemente berechnen.

Mulliken-Skala

Während die Pauling-Skala mit der mit den Verbindungen verbundenen Energie zu tun hat, bezieht sich Robert Mullikens Skala eher auf zwei andere periodische Eigenschaften: die Ionisierungsenergie (EI) und die elektronische Affinität (AE).

Somit ist ein Element mit hohen Werten von EI und AE sehr elektronegativ und zieht deshalb Elektronen aus seiner molekularen Umgebung an.

Warum? Weil EI widerspiegelt, wie schwierig es ist, ein externes Elektron zu "ziehen", und AE, wie stabil das in der Gasphase gebildete Anion ist.Wenn beide Eigenschaften große Größen haben, dann ist das Element "Liebhaber" der Elektronen.

Die Elektronegativitäten von Mulliken werden mit der folgenden Formel berechnet:

Χ_M = ½ (EI + AE)

Das heißt, χ_M ist gleich dem Durchschnittswert von EI und AE.

Anders als die Pauling-Skala, die davon abhängt, welche Atome Bindungen eingehen, hängt sie mit den Eigenschaften des Valenzzustands (mit seinen stabileren elektronischen Konfigurationen) zusammen.

Beide Skalen erzeugen ähnliche Elektronegativitätswerte für die Elemente und sind ungefähr mit der folgenden Rückwandlung verbunden:

Χ_P = 1.35(Χ_M)^1/2 - 1.37

Beide X_M als X_P sie sind dimensionslose Werte; das heißt, sie haben keine Einheiten.

Maßstab von A.L. Allred und E. Rochow

Es gibt andere Skalen der Elektronegativität, wie Sanderson und Allen. Die erste, die den ersten beiden folgt, ist jedoch die Skala von Allred und Rochow (χ_AR). Dieses Mal basiert es auf der effektiven Kernladung, die ein Elektron auf der Oberfläche von Atomen erfährt. Daher steht es in direktem Zusammenhang mit der anziehenden Stärke des Kerns und dem Schirmeffekt.

Wie variiert die Elektronegativität im Periodensystem?

Unabhängig von den Skalen oder den Werten, die Sie haben, erhöht sich die Elektronegativität für eine Periode von rechts nach links und in den Gruppen von unten nach oben. So nimmt es zur oberen rechten Diagonale (ohne das Helium zu zählen) zu, bis es auf Fluorid trifft.

Im obigen Bild können Sie sehen, was gerade gesagt wurde. Die Pauling-Elektronegativitäten werden im Periodensystem entsprechend den Farben der Zellen ausgedrückt. Da das Fluor das elektronegativste ist, entspricht es einer stärker hervortretenden violetten Farbe, während es den weniger elektronegativen (oder elektropositiven) dunkleren Farben entspricht.

Es kann auch beobachtet werden, dass die Köpfe der Gruppen (H, Be, B, C usw.) die Farben heller haben, und dass, wenn Sie die Gruppe hinuntergehen, die anderen Elemente dunkler werden. Warum ist das? Die Antwort liegt wieder in den Eigenschaften EI, AE, Zef (effektive Kernladung) und im Atomradius.

Das Atom im Molekül

Die einzelnen Atome haben eine echte Kernladung Z und die äußeren Elektronen erleiden aufgrund der Abschirmwirkung eine effektive Kernladung.

Wenn es sich durch eine Periode bewegt, nimmt Zef so zu, dass sich das Atom zusammenzieht; das heißt, die Atomradien werden über einen Zeitraum reduziert.

Dies hat zur Folge, dass im Moment der Verknüpfung eines Atoms mit einem anderen die Elektronen mit größerem Zef zum Atom "fließen". Dies verleiht der Verbindung auch einen ionischen Charakter, wenn die Elektronen stark dazu neigen, auf ein Atom gerichtet zu sein. Wenn dies nicht der Fall ist, sprechen wir von einer überwiegend kovalenten Bindung.

Aus diesem Grund variiert die Elektronegativität in Abhängigkeit von den Atomradien, Zef, die wiederum eng mit EI und AE zusammenhängen. Alles ist eine Kette.

Wofür ist es?

Wofür ist Elektronegativität? Im Prinzip zu bestimmen, ob eine binäre Verbindung kovalent oder ionisch ist. Wenn der Unterschied in der Elektronegativität sehr hoch ist (mit einer Rate von 1,7 Einheiten oder mehr), wird gesagt, dass die Verbindung ionisch ist. Ebenso ist es nützlich, in einer Struktur zu unterscheiden, welche Regionen möglicherweise an Elektronen am reichsten sein werden.

Von hier kann vorhergesagt werden, welchen Mechanismus oder welche Reaktion die Verbindung eingehen kann. In armen Regionen von Elektronen, δ +, ist es möglich, dass negativ geladene Spezies in einer bestimmten Weise arbeiten; und in elektronenreichen Regionen können ihre Atome auf ganz spezifische Weise mit anderen Molekülen wechselwirken (Dipol-Dipol-Wechselwirkungen).

Beispiele (Chlor, Sauerstoff, Natrium, Fluor)

Welche Werte hat die Elektronegativität für die Chlor-, Sauerstoff-, Natrium- und Fluoratome? Nach Fluorid, wer ist der elektronegativste? Unter Verwendung des Periodensystems wird beobachtet, dass Natrium eine dunkelviolette Farbe hat, während die Farben für Sauerstoff und Chlor visuell sehr ähnlich sind.

Seine Werte der Elektronegativitäten für die Pauling-, Mulliken- und Allred-Rochow-Skalen sind:

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

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

Cl (3.16, 3.54, 2.83).

F (3.98, 4.43, 4.10).

Beachten Sie, dass mit den numerischen Werten eine Differenz zwischen den Negativitäten von Sauerstoff und Chlor beobachtet wird.

Nach der Mulliken-Skala ist Chlor im Gegensatz zu den Pauling- und Allred-Rochow-Skalen elektronegativer als Sauerstoff. Der Unterschied in der Elektronegativität zwischen beiden Elementen ist noch deutlicher bei Verwendung der Allred-Rochow-Skala. Und schließlich ist das Fluor unabhängig von der gewählten Skala das elektronegativste.

Wo also ein Atom von F in einem Molekül ist, bedeutet dies, dass die Bindung einen hohen ionischen Charakter haben wird.

Referenzen

1. Zittern und Atkins. (2008). Anorganische Chemie (Vierte Ausgabe, Seiten 30 und 44). Mc Graw Hill.
2. Jim Clark (2000). Elektronegativität. Genommen von: chemguide.co.uk
3. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (11. Dezember 2017). Elektronegativität Definition und Beispiele. Genommen von: thoughtco.com
4. Mark E. Tuckerman.(05. November 2011). Elektronegativität Skala. Genommen von: nyu.edu
5. Wikipedia. (2018). Elektronegativität Genommen von: en.wikipedia.org