Τι είναι η ηλεκτραρνητικότητα και πώς λειτουργεί;

Η ηλεκτροαρνητικότητα είναι μια χαρακτηριστική ιδιότητα των χημικών στοιχείων που μετρά την ικανότητά τους να προσελκύουν προς τον εαυτό τους την πυκνότητα ηλεκτρονίων γειτονικών ατόμων με τα οποία είναι χημικά συνδεδεμένα. Με άλλα λόγια, η ηλεκτραρνητικότητα είναι ένα μέτρο του πόσο έντονα έλκονται τα ηλεκτρόνια από άτομα που αποτελούν μέρος ενός μορίου ή άλλων πολυατομικών ειδών.

Η ηλεκτραρνητικότητα ενός ατόμου είναι μια σχετική ιδιότητα, αφού έχει πραγματικό νόημα μόνο όταν συγκρίνεται με την ηλεκτραρνητικότητα ενός άλλου ατόμου. Επιπλέον, η ηλεκτραρνητικότητα ενός ατόμου δεν μπορεί να μετρηθεί άμεσα εκτός εάν είναι χημικά συνδεδεμένο με ένα άλλο άτομο του οποίου η ηλεκτραρνητικότητα είναι εκ των προτέρων γνωστή ή καθιερωμένη εξ ορισμού.

Ερμηνεία ηλεκτραρνητικότητας

Από τα παραπάνω γίνεται κατανοητό ότι οι πληροφορίες που παρέχονται από την ηλεκτραρνητικότητα ασχολούνται με το εάν ένα συγκεκριμένο άτομο είναι περισσότερο, λιγότερο ή εξίσου ηλεκτραρνητικό από ένα άλλο άτομο. Η τιμή ηλεκτραρνητικότητας από μόνη της δεν έχει καμία σημασία, εκτός εάν συγκριθεί με την ηλεκτραρνητικότητα ενός άλλου στοιχείου. Με τη σειρά της, αυτή η σύγκριση μας επιτρέπει να προβλέψουμε πόσο ισότιμα ​​θα μοιραστούν τα ηλεκτρόνια όταν σχηματίζεται ένας δεσμός μεταξύ αυτών των ατόμων.

Με αυτή την έννοια, όταν συγκρίνουμε τις ηλεκτραρνητότητες δύο συνδεδεμένων ατόμων, το άτομο που είναι πιο ηλεκτραρνητικό θα προσελκύει ηλεκτρόνια πιο έντονα, επομένως θα περιβάλλεται από μεγαλύτερη πυκνότητα ηλεκτρονίων. Όταν συμβεί αυτό, ένα τέτοιο άτομο αποκτά μερικό ή πλήρες αρνητικό φορτίο, ανάλογα με το πόσο μεγάλη είναι η διαφορά μεταξύ των δύο ηλεκτραρνητικοτήτων.

Από την άλλη πλευρά, όταν δύο άτομα έχουν την ίδια ηλεκτραρνητικότητα, ανεξάρτητα από το αν και οι δύο ηλεκτραρνητικότητα είναι υψηλές ή χαμηλές, κανένα από τα δύο άτομα δεν έλκει τα συνδετικά ηλεκτρόνια πιο έντονα, επομένως μοιράζονται εξίσου. Κατά συνέπεια, κανένα από τα δύο άτομα δεν αναπτύσσει μερικό ηλεκτρικό φορτίο, πολύ λιγότερο πλήρες.

Κλίμακες ηλεκτροαρνητικότητας

Έχουν αναπτυχθεί διαφορετικές κλίμακες για τη μέτρηση της ηλεκτραρνητικότητας. Αν και η αρχή πίσω από κάθε κλίμακα είναι διαφορετική και η τιμή ηλεκτραρνητικότητας κάθε στοιχείου ποικίλλει ανάλογα με την κλίμακα, όλα μετρούν την ίδια τάση ή ικανότητα να προσελκύουν ηλεκτρόνια. Με άλλα λόγια, ανεξάρτητα από τη συγκεκριμένη κλίμακα, όταν συγκρίνουμε την ηλεκτραρνητικότητα ενός ατόμου με αυτή ενός άλλου ατόμου, αυτό με μεγαλύτερη τιμή είναι αυτό που έλκει πιο έντονα τα ηλεκτρόνια.

Για να διευκρινιστεί αυτό, οι τρεις πιο κοινές κλίμακες για τη μέτρηση της ηλεκτραρνητικότητας περιγράφονται παρακάτω.

Κλίμακα ηλεκτροαρνητικότητας Pauling

Η ηλεκτραρνητικότητα του Pauling είναι, χωρίς αμφιβολία, η πιο διαδεδομένη και χρησιμοποιούμενη κλίμακα, ειδικά σε μαθήματα βασικής χημείας ή γενικής χημείας. Σε αυτήν την κλίμακα, μια αυθαίρετη τιμή 4,0 εκχωρείται στην ηλεκτραρνητικότητα του πιο ηλεκτραρνητικού στοιχείου στον περιοδικό πίνακα, του φθορίου, και οι άλλες τιμές καθορίζονται με βάση την εν λόγω αναφορική τιμή.

Η πειραματική μέτρηση της ηλεκτραρνητικότητας πραγματοποιείται μέσω της ανάλυσης της ενέργειας του δεσμού που σχηματίζεται μεταξύ των δύο ατόμων.

Στην κλίμακα Pauling, το λιγότερο ηλεκτραρνητικό (ή πιο ηλεκτροθετικό) άτομο είναι το καίσιο, με ηλεκτραρνητικότητα 0,7.

Κλίμακα Allred και Rochow

Αυτή η κλίμακα καθορίζεται απευθείας από την ηλεκτρονική διαμόρφωση των ατόμων και την ισχύ με την οποία τα συνδετικά ηλεκτρόνια έλκονται στον πυρήνα. Αυτό γίνεται με τον υπολογισμό του ενεργού πυρηνικού φορτίου που αισθάνονται αυτά τα ηλεκτρόνια ως συνέπεια της επίδρασης θωράκισης των εσωτερικών ηλεκτρονίων.

Σε γενικές γραμμές, όσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός θωράκισης των εσωτερικών ηλεκτρονίων, τόσο λιγότερο ισχυρά έλκονται αποτελεσματικά τα συνδετικά ηλεκτρόνια στον πυρήνα και, επομένως, τόσο χαμηλότερη είναι η ηλεκτραρνητικότητα του. Από την άλλη πλευρά, εάν ένα άτομο έχει λιγότερα προστατευτικά εσωτερικά κελύφη ηλεκτρονίων, τότε το ενεργό πυρηνικό φορτίο θα είναι υψηλότερο και το ίδιο θα είναι και η ηλεκτραρνητικότητα.

Ζυγαριά Mulliken

Η κλίμακα Mulliken επιδιώκει το ίδιο με αυτή των Allred και Rochow, δηλαδή τον προσδιορισμό της ηλεκτραρνητικότητας ενός στοιχείου με βάση τις ατομικές του ιδιότητες. Στην περίπτωση της κλίμακας Mulliken, η ηλεκτραρνητικότητα υπολογίζεται με βάση δύο ιδιότητες που έχουν μεγάλη σχέση με το πόσο ηλεκτρόνιο είναι ένα άτομο: ενέργεια ιοντισμού και συγγένεια ηλεκτρονίων.

Η ενέργεια ιονισμού (EI) αντιστοιχεί στην ενέργεια που απαιτείται για την απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από το κέλυφος σθένους ενός ατόμου ή ενός ιόντος. Επομένως, είναι ένα μέτρο του πόσο σφιχτά είναι συνδεδεμένα τα ηλεκτρόνια στον πυρήνα του ατόμου.

Από την άλλη πλευρά, η συγγένεια ηλεκτρονίων (EA) αναφέρεται στην ποσότητα ενέργειας που απελευθερώνεται όταν ένα ουδέτερο άτομο σε αέρια κατάσταση συλλαμβάνει ένα ηλεκτρόνιο για να γίνει ανιόν, επίσης σε αέρια κατάσταση. Έτσι, η συγγένεια ηλεκτρονίων μετρά τη σταθερότητα του αρνητικού είδους, το οποίο με τη σειρά του δείχνει πόσο εύκολα ένα άτομο μπορεί να συλλάβει ένα ηλεκτρόνιο.

Χρησιμοποιώντας το EI και το AE για τον προσδιορισμό της ηλεκτραρνητικότητας, ο Mulliken διασφαλίζει ότι αυτή η τιμή αντιπροσωπεύει την τάση για έλξη ηλεκτρονίων ή την απροθυμία απελευθέρωσής τους.

Η ηλεκτροαρνητικότητα ως περιοδική ιδιότητα

Η ηλεκτροαρνητικότητα είναι μια περιοδική ιδιότητα, που σημαίνει ότι ποικίλλει με προβλέψιμο τρόπο σε όλο τον περιοδικό πίνακα των στοιχείων. Αυτό συμβαίνει επειδή το ενεργό πυρηνικό φορτίο είναι επίσης μια περιοδική ιδιότητα. Όπως εξηγήθηκε παραπάνω, όσο μεγαλύτερο είναι το ενεργό πυρηνικό φορτίο, τόσο μεγαλύτερη είναι η ηλεκτραρνητικότητα ενός ατόμου, αφού ο πυρήνας μπορεί να προσελκύει ισχυρότερα ηλεκτρόνια σθένους και δεσμού.

Καθώς κινούμαστε σε μια περίοδο του περιοδικού πίνακα (μία από τις σειρές), το ενεργό πυρηνικό φορτίο αυξάνεται από αριστερά προς τα δεξιά. Αυτό συμβαίνει επειδή βάζουμε ηλεκτρόνια στο ίδιο ενεργειακό κέλυφος όταν πηγαίνουμε από το ένα στοιχείο στο άλλο. Τα ηλεκτρόνια στο ίδιο κέλυφος δεν θωρακίζουν τον πυρήνα, επομένως ο βαθμός θωράκισης σε μια περίοδο είναι πρακτικά σταθερός. Ωστόσο, πηγαίνοντας από αριστερά προς τα δεξιά, αυξάνουμε το πυρηνικό φορτίο. Εφόσον αυτό το αυξημένο πυρηνικό φορτίο δεν καλύπτεται από τα νέα ηλεκτρόνια, τότε το ενεργό πυρηνικό φορτίο αυξάνεται, αυξάνοντας επίσης την ηλεκτραρνητικότητα.

Σημασία της Ηλεκτραρνητικότητας

Η γνώση της ηλεκτραρνητικότητας όλων των ατόμων που συνθέτουν μια χημική ένωση παρέχει πληροφορίες μεγάλης σημασίας. Αυτές οι πληροφορίες καθιστούν δυνατή την πρόβλεψη πολλαπλών φυσικών και χημικών ιδιοτήτων. Επιπλέον, η διαφορά μεταξύ των ηλεκτραρνητικοτήτων δύο ατόμων καθιστά δυνατή την πρόβλεψη του τύπου του χημικού δεσμού που σχηματίζεται μεταξύ τους.

Επιτρέπει την πρόβλεψη του τύπου του χημικού δεσμού που σχηματίζεται μεταξύ δύο ατόμων

Με βάση τη διαφορά στις ηλεκτραρνητικότητα δύο συνδεδεμένων ατόμων, μπορεί να προσδιοριστεί ποιος τύπος δεσμού πρέπει να σχηματιστεί. Ο παρακάτω πίνακας συνοψίζει τα κριτήρια που καθορίζουν τον τύπο σύνδεσης που σχηματίζεται.

Επιτρέπει τον καθορισμό του βαθμού πολικότητας των χημικών δεσμών

Όπως φαίνεται στον παραπάνω πίνακα, η διαφορά στην ηλεκτραρνητικότητα μας επιτρέπει να γνωρίζουμε εάν ένας χημικός δεσμός θα είναι πολικός ή όχι. Όταν η διαφορά είναι μέτρια (όταν είναι μεταξύ 0,4 και 1,7), ο δεσμός που σχηματίζεται είναι ένας πολικός ομοιοπολικός δεσμός στον οποίο η πυκνότητα των ηλεκτρονίων (και επομένως το μερικό αρνητικό φορτίο) συγκεντρώνεται γύρω από το μεγαλύτερο στοιχείο.ηλεκτραρνητικό.

Εν τω μεταξύ, το άλλο άτομο αποκτά ένα μερικό θετικό φορτίο, μετατρέποντας τον δεσμό σε ένα ηλεκτρικό δίπολο που χαρακτηρίζεται από τη διπολική ροπή του.

Σας επιτρέπει να προβλέψετε την πολικότητα των μορίων

Σε συνδυασμό με τη μοριακή γεωμετρία, η γνώση της πολικότητας κάθε δεσμού μας επιτρέπει να προσδιορίσουμε εάν ένα μόριο στο σύνολό του θα είναι πολικό ή όχι. Αυτό συμβαίνει γιατί η πολικότητα ενός μορίου καθορίζεται από το άθροισμα των διπολικών ροπών κάθε δεσμού. Αυτές οι διπολικές ροπές είναι γνωστές χάρη στη γνώση της ηλεκτραρνητικότητας κάθε ατόμου που σχηματίζει το μόριο.

βιβλιογραφικές αναφορές

Ποια είναι η σημασία της ηλεκτραρνητικότητας για το σχηματισμό δεσμών; (2021, 23 Δεκεμβρίου). Όργανα της Palencia. https://organosdepalencia.com/biblioteca/articulo/read/35676-cual-es-la-importancia-de-la-electronegatividad-para-la-formacion-de-enlaces

Educaplus.org. (σφ-α). Ιδιότητες στοιχείων . http://www.educaplus.org/elementos-quimicos/propiedades/electronegatividad-allred.html

Educaplus.org. (σφ-β). Ιδιότητες στοιχείων . http://www.educaplus.org/elementos-quimicos/propiedades/electronegatividad-pauling.html

Ηλεκτραρνητικότητα: τι είναι, ιδιότητες και σημασία (με πίνακες) . (2021, 10 Μαΐου). Όλα έχουν σημασία. https://www.todamateria.com/electronegatividad/

Pérez P., J., & Merino, M. (2017). Ορισμός ηλεκτραρνητικότητας . Ορισμός του. https://definicion.de/electronegatividad/