Tabla de Contenidos
Az elektronegativitás a kémiai elemek olyan jellemző tulajdonsága, amely azt méri, hogy képesek-e magukhoz vonzani azon szomszédos atomok elektronsűrűségét, amelyekkel kémiailag kötődnek. Más szavakkal, az elektronegativitás annak mértéke, hogy az elektronok milyen erősen vonzódnak olyan atomokhoz, amelyek egy molekula vagy más többatomos faj részét képezik.
Egy atom elektronegativitása relatív tulajdonság, mivel csak akkor van valódi jelentése, ha összehasonlítjuk egy másik atom elektronegativitásával. Továbbá egy atom elektronegativitása nem mérhető közvetlenül, hacsak nem kémiailag kötődik egy másik atomhoz, amelynek elektronegativitása előre ismert vagy definíció szerint megállapított.
Az elektronegativitás értelmezése
A fentiekből érthető, hogy az elektronegativitás által szolgáltatott információ azzal foglalkozik, hogy egy adott atom több, kisebb vagy ugyanolyan elektronegatív-e, mint egy másik atom. Az elektronegativitás értékének önmagában nincs jelentősége, hacsak nem hasonlítjuk össze egy másik elem elektronegativitásával. Ezzel az összehasonlítással viszont megjósolhatjuk, hogy az elektronok egyenlő arányban oszlanak meg, amikor kötés jön létre ezen atomok között.
Ebben az értelemben, ha két kötött atom elektronegativitását hasonlítjuk össze, az elektronegatívabb atom erősebben vonzza az elektronokat, így nagyobb elektronsűrűség veszi körül. Amikor ez megtörténik, egy ilyen atom részleges vagy teljes negatív töltést kap, attól függően, hogy mekkora a különbség a két elektronegativitás között.
Másrészt, ha két atom azonos elektronegativitással rendelkezik, függetlenül attól, hogy mindkét elektronegativitás magas vagy alacsony, akkor a két atom egyike sem vonzza erősebben a kötő elektronokat, így azok egyenlően oszlanak meg. Következésképpen a két atom egyike sem fejleszt részleges elektromos töltést, még kevésbé teljes.
Elektronegativitási skálák
Az elektronegativitás mérésére különböző skálákat fejlesztettek ki. Bár az egyes skálák mögött meghúzódó elvek eltérőek, és az egyes elemek elektronegativitási értéke a skála szerint változik, mindegyik ugyanazt a tendenciát vagy képességet méri az elektronok vonzására. Más szóval, az adott skálától függetlenül, ha egy atom elektronegativitását hasonlítjuk össze egy másik atoméval, az a nagyobb értékű, amely erősebben vonzza az elektronokat.
Ezt tisztázva az alábbiakban ismertetjük az elektronegativitás mérésére szolgáló három leggyakoribb skálát.
Pauling elektronegativitási skála
A Pauling-féle elektronegativitás kétségtelenül a legelterjedtebb és legelterjedtebb skála, különösen a kémia alapszakokon vagy az általános kémia kurzusokon. Ezen a skálán tetszőleges 4,0-es értéket rendelünk a periódusos rendszer legelektronegatívabb elemének , a fluornak az elektronegativitásához, a többi értéket pedig az említett referenciaérték alapján állapítják meg.
Az elektronegativitás kísérleti mérése a két atom között létrejövő kötés energiájának elemzésén keresztül történik .
A Pauling-skálán a legkevésbé elektronegatív (vagy leginkább elektropozitív) atom a cézium, amelynek elektronegativitása 0,7.
Allred és Rochow skála
Ezt a skálát közvetlenül az atomok elektronkonfigurációja és az az erősség határozza meg, amellyel a kötőelektronok az atommaghoz vonzódnak. Ez az elektronok által érzékelt effektív nukleáris töltés kiszámításával történik a legbelső elektronok árnyékoló hatásának következményeként.
Általánosságban elmondható, hogy minél nagyobb a belső elektronok árnyékolásának mértéke, annál kevésbé erősen vonzódnak a kötőelektronok az atommaghoz, és ennélfogva annál kisebb az elektronegativitása. Másrészt, ha egy atomnak kevesebb árnyékoló belső elektronhéja van, akkor nagyobb lesz az effektív nukleáris töltés és az elektronegativitás is.
Mulliken skála
A Mulliken skála ugyanazt követi, mint Allred és Rochow, vagyis egy elem elektronegativitását az atomi tulajdonságai alapján határozza meg. A Mulliken-skála esetében az elektronegativitást két olyan tulajdonság alapján számítják ki , amelyek nagyban függenek attól, hogy egy atom mennyire elektronszerető: az ionizációs energia és az elektronaffinitás.
Az ionizációs energia (EI) annak az energiának felel meg, amely egy elektron eltávolításához szükséges egy atom vagy ion vegyértékhéjáról. Ezért ez annak mértéke, hogy az elektronok milyen szorosan kötődnek az atommaghoz.
Másrészt az elektronaffinitás (EA) azt az energiamennyiséget jelenti, amely akkor szabadul fel, amikor egy gáz halmazállapotú semleges atom befogja az elektront, hogy anionná alakuljon, szintén gáz halmazállapotú állapotban. Így az elektronaffinitás méri a negatív fajok stabilitását, ami viszont azt jelzi, milyen könnyen képes egy atom befogni egy elektront.
Az EI és AE segítségével az elektronegativitás meghatározására, Mulliken gondoskodik arról, hogy ez az érték az elektronok vonzására való hajlamot vagy az elektronok felszabadításától való vonakodást tükrözze.
Az elektronegativitás mint periodikus tulajdonság
Az elektronegativitás egy periodikus tulajdonság, ami azt jelenti, hogy előre látható módon változik az elemek periódusos rendszerében. Ez azért történik, mert az effektív nukleáris töltés is periodikus tulajdonság. Amint azt fentebb kifejtettük, minél nagyobb az effektív nukleáris töltés, annál nagyobb az atom elektronegativitása, mivel az atommag erősebben képes vonzani a vegyértéket és a kötőelektronokat.
Ahogy haladunk a periódusos rendszer egy periódusán (az egyik soron), az effektív nukleáris töltés balról jobbra növekszik. Ennek az az oka, hogy az elektronokat ugyanabba az energiahéjba helyezzük, amikor egyik elemről a másikra lépünk. Az azonos héjban lévő elektronok nem árnyékolják az atommagot, így az árnyékolás mértéke egy perióduson belül gyakorlatilag állandó. A balról jobbra haladva azonban növeljük a nukleáris töltést. Mivel ezt a megnövekedett nukleáris töltést az új elektronok nem árnyékolják, így az effektív nukleáris töltés növekszik, növelve az elektronegativitást is.
Másrészt, amikor egy csoport mentén haladunk (vagyis fentről lefelé ugyanazon oszlop vagy csoport mentén), megváltoztatjuk azt az energiaszintet, amelybe a vegyértékelektronok belépnek. Ezért a csoport lefelé haladása erősen növeli a legbelső elektronok árnyékolását, és ezáltal csökkenti az effektív nukleáris töltést. Ennek eredményeként az elektronegativitás csökken.
Röviden, a periódusos rendszer elektronegativitása balról jobbra és alulról felfelé növekszik. Emiatt a fluor a legelektronegatívabb természetes elem, a cézium pedig a legkevésbé elektronegatív (a franciumot nem tartalmazza, mert szintetikus elem).
Az elektronegativitás jelentősége
A kémiai vegyületet alkotó összes atom elektronegativitásának ismerete nagyon fontos információkkal szolgál. Ez az információ lehetővé teszi számos fizikai és kémiai tulajdonság előrejelzését. Ezenkívül a két atom elektronegativitása közötti különbség lehetővé teszi a közöttük kialakuló kémiai kötés típusának előrejelzését.
Lehetővé teszi a két atom között létrejövő kémiai kötés típusának előrejelzését
Két kötött atom elektronegativitásának különbsége alapján meghatározható, hogy milyen típusú kötést kell kialakítani. Az alábbi táblázat összefoglalja azokat a feltételeket, amelyek meghatározzák, hogy milyen típusú hivatkozás jön létre.
| elektronegativitás különbség | link típusa |
| 0 | tiszta kovalens kötés. |
| 0 és 0,4 között | nempoláris kovalens kötés |
| 0,4 és 1,7 között | poláris kovalens kötés |
| >1.7 | ionos kötés |
Lehetővé teszi a kémiai kötések polaritásának mértékének meghatározását
Amint az a fenti táblázatból látható, az elektronegativitás különbsége lehetővé teszi számunkra, hogy megtudjuk, hogy egy kémiai kötés poláris lesz-e vagy sem. Ha a különbség szerény (amikor 0,4 és 1,7 között van), akkor a kötés egy poláris kovalens kötés jön létre, amelyben az elektronsűrűség (és így a részleges negatív töltés) a nagyobb elem körül koncentrálódik.
Eközben a másik atom részleges pozitív töltést kap, és a kötést elektromos dipólussá alakítja, amelyet dipólusmomentuma jellemez.
Lehetővé teszi a molekulák polaritásának előrejelzését
A molekuláris geometriával összefüggésben az egyes kötések polaritásának ismerete lehetővé teszi számunkra annak meghatározását, hogy a molekula egésze poláris lesz-e vagy sem. Ennek az az oka, hogy egy molekula polaritását az egyes kötések dipólusmomentumainak összege határozza meg. Ezeket a dipólusmomentumokat a molekulát alkotó egyes atomok elektronegativitásának ismeretében ismerjük.
Hivatkozások
Mi az elektronegativitás jelentősége a kötés kialakulásában? (2021, december 23.). Palencia szervei. https://organosdepalencia.com/biblioteca/articulo/read/35676-cual-es-la-importancia-de-la-electronegatividad-para-la-formacion-de-enlaces
Educaplus.org. (sf-a). Elem tulajdonságai . http://www.educaplus.org/elementos-quimicos/propiedades/electronegatividad-allred.html
Educaplus.org. (sf-b). Elem tulajdonságai . http://www.educaplus.org/elementos-quimicos/propiedades/electronegatividad-pauling.html
Elektronegativitás: mi ez, tulajdonságai és fontossága (táblázatokkal) . (2021, május 10.). Minden számít. https://www.todamateria.com/electronegatividad/
Pérez P., J. és Merino, M. (2017). Az elektronegativitás definíciója . Meghatározása. https://definicion.de/electronegatividad/
