Was ist Elektronegativität und wie funktioniert sie?

Elektronegativität ist eine charakteristische Eigenschaft chemischer Elemente, die ihre Fähigkeit misst, die Elektronendichte benachbarter Atome, mit denen sie chemisch verbunden sind, an sich zu ziehen. Mit anderen Worten, die Elektronegativität ist ein Maß dafür, wie stark Elektronen von Atomen angezogen werden, die Teil eines Moleküls oder einer anderen mehratomigen Spezies sind.

Die Elektronegativität eines Atoms ist eine relative Eigenschaft, da sie nur im Vergleich zur Elektronegativität eines anderen Atoms eine wirkliche Bedeutung hat. Darüber hinaus kann die Elektronegativität eines Atoms nicht direkt gemessen werden, es sei denn, es ist chemisch an ein anderes Atom gebunden, dessen Elektronegativität im Voraus bekannt oder per Definition festgelegt ist.

Interpretation der Elektronegativität

Aus dem Obigen geht hervor, dass die von der Elektronegativität bereitgestellte Information sich darauf bezieht, ob ein bestimmtes Atom mehr, weniger oder gleich elektronegativ ist als ein anderes Atom. Der Elektronegativitätswert allein ist ohne Bedeutung, es sei denn, er wird mit der Elektronegativität eines anderen Elements verglichen. Dieser Vergleich wiederum ermöglicht es uns, vorherzusagen, wie gleichmäßig Elektronen geteilt werden, wenn eine Bindung zwischen diesen Atomen gebildet wird.

In diesem Sinne zieht beim Vergleich der Elektronegativitäten zweier gebundener Atome das elektronegativere Atom stärker Elektronen an, sodass es von einer größeren Elektronendichte umgeben ist. Dabei erhält ein solches Atom eine teilweise oder vollständige negative Ladung, je nachdem, wie groß die Differenz zwischen den beiden Elektronegativitäten ist.

Wenn andererseits zwei Atome die gleiche Elektronegativität haben, unabhängig davon, ob beide Elektronegativitäten hoch oder niedrig sind, zieht keines der beiden Atome die Bindungselektronen stärker an, sodass sie gleichmäßig geteilt werden. Folglich entwickelt keines der beiden Atome eine elektrische Teilladung, geschweige denn eine volle.

Elektronegativitätsskalen

Zur Messung der Elektronegativität wurden verschiedene Skalen entwickelt. Obwohl das Prinzip hinter jeder Skala unterschiedlich ist und der Elektronegativitätswert jedes Elements je nach Skala variiert, messen sie alle die gleiche Tendenz oder Fähigkeit, Elektronen anzuziehen. Mit anderen Worten, unabhängig von der jeweiligen Skala, wenn man die Elektronegativität eines Atoms mit der eines anderen vergleicht, ist dasjenige mit dem größeren Wert dasjenige, das Elektronen stärker anzieht.

Um dies zu verdeutlichen, werden im Folgenden die drei gängigsten Skalen zur Messung der Elektronegativität beschrieben.

Pauling Elektronegativitätsskala

Die Elektronegativität nach Pauling ist ohne Zweifel die am weitesten verbreitete und am häufigsten verwendete Skala, insbesondere in den Grundkursen Chemie oder allgemeiner Chemie. Auf dieser Skala wird der Elektronegativität des elektronegativsten Elements im Periodensystem, Fluor, ein willkürlicher Wert von 4,0 zugewiesen, und die anderen Werte werden basierend auf diesem Referenzwert festgelegt.

Die experimentelle Messung der Elektronegativität erfolgt durch die Analyse der Energie der Bindung , die zwischen den beiden Atomen gebildet wird.

Auf der Pauling-Skala ist Cäsium das am wenigsten elektronegative (oder am stärksten elektropositive) Atom mit einer Elektronegativität von 0,7.

Allred- und Rochow-Skala

Diese Größenordnung ergibt sich direkt aus der elektronischen Konfiguration der Atome und der Stärke, mit der die Bindungselektronen vom Atomkern angezogen werden. Dies geschieht durch Berechnung der effektiven Kernladung, die diese Elektronen als Folge der Abschirmwirkung der innersten Elektronen spüren.

Generell gilt: Je stärker die Abschirmung der inneren Elektronen, desto weniger effektiv werden die Bindungselektronen vom Kern angezogen und desto geringer ist dessen Elektronegativität. Besitzt ein Atom hingegen weniger abschirmende innere Elektronenhüllen, so ist die effektive Kernladung höher und damit auch die Elektronegativität.

Mulliken-Skala

Die Mulliken-Skala verfolgt dasselbe wie die von Allred und Rochow, nämlich die Elektronegativität eines Elements anhand seiner atomaren Eigenschaften zu bestimmen. Im Fall der Mulliken-Skala wird die Elektronegativität basierend auf zwei Eigenschaften berechnet , die viel damit zu tun haben, wie elektronenliebend ein Atom ist: Ionisierungsenergie und Elektronenaffinität.

Die Ionisationsenergie (EI) entspricht der Energie, die benötigt wird, um ein Elektron aus der Valenzschale eines Atoms oder eines Ions zu entfernen. Daher ist es ein Maß dafür, wie fest die Elektronen an den Kern des Atoms gebunden sind.

Andererseits bezieht sich die Elektronenaffinität (EA) auf die Energiemenge, die freigesetzt wird, wenn ein neutrales Atom im gasförmigen Zustand ein Elektron einfängt, um ein Anion zu werden, ebenfalls im gasförmigen Zustand. Die Elektronenaffinität misst also die Stabilität der negativen Spezies, die wiederum angibt, wie leicht ein Atom ein Elektron einfangen kann.

Durch die Verwendung von EI und AE zur Bestimmung der Elektronegativität stellt Mulliken sicher, dass dieser Wert die Tendenz darstellt, Elektronen anzuziehen, oder die Zurückhaltung, sie freizusetzen.

Elektronegativität als periodische Eigenschaft

Die Elektronegativität ist eine Periodeneigenschaft, was bedeutet, dass sie auf vorhersagbare Weise im gesamten Periodensystem der Elemente variiert. Dies geschieht, weil die effektive Kernladung auch eine periodische Eigenschaft ist. Wie oben erläutert, gilt: Je größer die effektive Kernladung, desto größer die Elektronegativität eines Atoms, da der Kern Valenz- und Bindungselektronen stärker anziehen kann.

Wenn wir uns über eine Periode des Periodensystems (eine der Zeilen) bewegen, nimmt die effektive Kernladung von links nach rechts zu. Dies liegt daran, dass wir Elektronen in dieselbe Energiehülle bringen, wenn wir von einem Element zum nächsten gehen. Elektronen in derselben Schale schirmen den Kern nicht ab, sodass der Grad der Abschirmung über einen Zeitraum praktisch konstant ist. Indem wir jedoch von links nach rechts gehen, erhöhen wir die Kernladung. Da diese erhöhte Kernladung nicht durch die neuen Elektronen abgeschirmt wird, steigt die effektive Kernladung und damit auch die Elektronegativität.

Bedeutung der Elektronegativität

Die Kenntnis der Elektronegativität aller Atome, aus denen eine chemische Verbindung besteht, liefert Informationen von großer Bedeutung. Diese Informationen ermöglichen die Vorhersage mehrerer physikalischer und chemischer Eigenschaften. Darüber hinaus ermöglicht der Unterschied zwischen den Elektronegativitäten zweier Atome, die Art der chemischen Bindung vorherzusagen, die zwischen ihnen gebildet wird.

Es erlaubt die Art der chemischen Bindung vorherzusagen, die sich zwischen zwei Atomen bildet

Anhand der Differenz der Elektronegativitäten zweier gebundener Atome kann bestimmt werden, welche Art von Bindung gebildet werden soll. Die folgende Tabelle fasst die Kriterien zusammen, die definieren, welche Art von Verknüpfung gebildet wird.

Es erlaubt, den Grad der Polarität der chemischen Bindungen festzustellen

Wie in der obigen Tabelle zu sehen ist, erlaubt uns der Unterschied in der Elektronegativität zu wissen, ob eine chemische Bindung polar sein wird oder nicht. Wenn die Differenz gering ist (wenn sie zwischen 0,4 und 1,7 liegt), handelt es sich bei der sich bildenden Bindung um eine polare kovalente Bindung, bei der die Elektronendichte (und damit die negative Teilladung) um das größere Element herum konzentriert ist.

Währenddessen erhält das andere Atom eine partielle positive Ladung, wodurch die Bindung in einen elektrischen Dipol umgewandelt wird, der durch sein Dipolmoment gekennzeichnet ist.

Ermöglicht die Vorhersage der Polarität von Molekülen

In Verbindung mit der Molekülgeometrie erlaubt uns die Kenntnis der Polarität jeder Bindung zu bestimmen, ob ein Molekül als Ganzes polar sein wird oder nicht. Denn die Polarität eines Moleküls wird durch die Summe der Dipolmomente jeder Bindung bestimmt. Diese Dipolmomente sind bekannt dank der Kenntnis der Elektronegativität jedes Atoms, das das Molekül bildet.

Verweise

Welche Bedeutung hat die Elektronegativität für die Bindungsbildung? (2021, 23. Dezember). Organe von Palencia. https://organosdepalencia.com/biblioteca/articulo/read/35676-cual-es-la-importancia-de-la-electronegatividad-para-la-formacion-de-enlaces

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