Cos’è l’elettronegatività e come funziona?

L’elettronegatività è una proprietà caratteristica degli elementi chimici che misura la loro capacità di attrarre a sé la densità elettronica degli atomi vicini con cui sono legati chimicamente. In altre parole, l’elettronegatività è una misura di quanto fortemente gli elettroni sono attratti dagli atomi che fanno parte di una molecola o di altre specie poliatomiche.

L’elettronegatività di un atomo è una proprietà relativa, poiché ha un significato reale solo se confrontata con l’elettronegatività di un altro atomo. Inoltre, l’elettronegatività di un atomo non può essere misurata direttamente a meno che non sia legato chimicamente ad un altro atomo la cui elettronegatività sia nota in anticipo o stabilita per definizione.

Interpretazione dell’elettronegatività

Da quanto sopra si comprende che le informazioni fornite dall’elettronegatività riguardano se un particolare atomo è più, meno o ugualmente elettronegativo di un altro atomo. Il valore di elettronegatività da solo non ha importanza se non viene confrontato con l’elettronegatività di un altro elemento. A sua volta, questo confronto ci consente di prevedere quanto equamente gli elettroni saranno condivisi quando si formerà un legame tra questi atomi.

In questo senso, quando si confrontano le elettronegatività di due atomi legati, l’atomo più elettronegativo attirerà gli elettroni più fortemente, quindi sarà circondato da una maggiore densità elettronica. Quando ciò accade, un tale atomo acquisisce una carica negativa parziale o totale, a seconda di quanto è grande la differenza tra le due elettronegatività.

D’altra parte, quando due atomi hanno la stessa elettronegatività, indipendentemente dal fatto che entrambe le elettronegatività siano alte o basse, nessuno dei due atomi attrae più fortemente gli elettroni di legame, quindi sono condivisi equamente. Di conseguenza, nessuno dei due atomi sviluppa una carica elettrica parziale, tanto meno una carica completa.

Scale di elettronegatività

Diverse scale sono state sviluppate per misurare l’elettronegatività. Sebbene il principio alla base di ciascuna scala sia diverso e il valore di elettronegatività di ciascun elemento vari a seconda della scala, tutti misurano la stessa tendenza o capacità di attrarre elettroni. In altre parole, indipendentemente dalla scala particolare, quando si confronta l’elettronegatività di un atomo con quella di un altro, quello con un valore maggiore è quello che attrae più fortemente gli elettroni.

Chiarito questo, le tre scale più comuni per misurare l’elettronegatività sono descritte di seguito.

Scala di elettronegatività di Pauling

L’elettronegatività di Pauling è, senza dubbio, la scala più diffusa e utilizzata, soprattutto nei corsi di chimica di base o di chimica generale. Su questa scala viene assegnato un valore arbitrario di 4.0 all’elettronegatività dell’elemento più elettronegativo della tavola periodica, il fluoro, e gli altri valori vengono stabiliti in base a tale valore di riferimento.

La misura sperimentale dell’elettronegatività viene effettuata attraverso l’analisi dell’energia del legame che si forma tra i due atomi.

Sulla scala di Pauling, l’atomo meno elettronegativo (o più elettropositivo) è il cesio, con un’elettronegatività di 0,7.

Scala di Allred e Rochow

Questa scala è determinata direttamente dalla configurazione elettronica degli atomi e dalla forza con cui gli elettroni di legame sono attratti dal nucleo. Questo viene fatto calcolando la carica nucleare effettiva percepita da questi elettroni come conseguenza dell’effetto schermante degli elettroni più interni.

In generale, maggiore è il grado di schermatura degli elettroni interni, meno fortemente gli elettroni di legame sono effettivamente attratti dal nucleo e, quindi, minore è la sua elettronegatività. D’altra parte, se un atomo ha meno gusci di elettroni interni schermanti, allora la carica nucleare effettiva sarà più alta e così anche l’elettronegatività.

Scala Mulliken

La scala Mulliken persegue la stessa di quella di Allred e Rochow, cioè per determinare l’elettronegatività di un elemento in base alle sue proprietà atomiche. Nel caso della scala di Mulliken, l’elettronegatività viene calcolata sulla base di due proprietà che hanno molto a che fare con il modo in cui un atomo è amante degli elettroni: l’energia di ionizzazione e l’affinità elettronica.

L’energia di ionizzazione (EI) corrisponde all’energia necessaria per rimuovere un elettrone dal guscio di valenza di un atomo o di uno ione. Pertanto, è una misura di quanto strettamente gli elettroni sono legati al nucleo dell’atomo.

D’altra parte, l’affinità elettronica (EA) si riferisce alla quantità di energia rilasciata quando un atomo neutro allo stato gassoso cattura un elettrone per diventare un anione, anche allo stato gassoso. Pertanto, l’affinità elettronica misura la stabilità delle specie negative, che a sua volta indica quanto facilmente un atomo può catturare un elettrone.

Utilizzando EI e AE per determinare l’elettronegatività, Mulliken si assicura che questo valore rappresenti la tendenza ad attrarre elettroni o la riluttanza a rilasciarli.

L’elettronegatività come proprietà periodica

L’elettronegatività è una proprietà periodica, il che significa che varia in modo prevedibile in tutta la tavola periodica degli elementi. Ciò accade perché anche la carica nucleare effettiva è una proprietà periodica. Come spiegato sopra, maggiore è la carica nucleare effettiva, maggiore è l’elettronegatività di un atomo, poiché il nucleo può attrarre più fortemente elettroni di valenza e di legame.

Mentre ci muoviamo attraverso un periodo della tavola periodica (una delle righe), la carica nucleare effettiva aumenta da sinistra a destra. Questo perché mettiamo gli elettroni nello stesso guscio energetico quando passiamo da un elemento all’altro. Gli elettroni nello stesso guscio non schermano il nucleo, quindi il grado di schermatura per un periodo è praticamente costante. Tuttavia, procedendo da sinistra a destra, stiamo aumentando la carica nucleare. Poiché questa carica nucleare aumentata non è schermata dai nuovi elettroni, allora la carica nucleare effettiva aumenta, aumentando anche l’elettronegatività.

Importanza dell’elettronegatività

Conoscere l’elettronegatività di tutti gli atomi che compongono un composto chimico fornisce informazioni di grande importanza. Queste informazioni consentono di prevedere molteplici proprietà fisiche e chimiche. Inoltre, la differenza tra le elettronegatività di due atomi permette di prevedere il tipo di legame chimico che si forma tra loro.

Permette di prevedere il tipo di legame chimico che si forma tra due atomi

Sulla base della differenza nelle elettronegatività di due atomi legati, è possibile determinare quale tipo di legame dovrebbe formarsi. La tabella seguente riassume i criteri che definiscono il tipo di collegamento formato.

Permette di stabilire il grado di polarità dei legami chimici

Come si può vedere nella tabella sopra, la differenza di elettronegatività ci permette di sapere se un legame chimico sarà polare o meno. Quando la differenza è modesta (quando è compresa tra 0,4 e 1,7), il legame che si forma è un legame covalente polare in cui la densità elettronica (e quindi la carica negativa parziale) è concentrata attorno all’elemento più grande elettronegativo.

Nel frattempo, l’altro atomo acquista una carica positiva parziale, trasformando il legame in un dipolo elettrico caratterizzato dal suo momento dipolare.

Consente di prevedere la polarità delle molecole

Insieme alla geometria molecolare, conoscere la polarità di ciascun legame ci consente di determinare se una molecola nel suo insieme sarà o meno polare. Questo perché la polarità di una molecola è determinata dalla somma dei momenti di dipolo di ciascun legame. Questi momenti di dipolo sono noti grazie alla conoscenza dell’elettronegatività di ciascun atomo che forma la molecola.

Riferimenti

Qual è l’importanza dell’elettronegatività per la formazione del legame? (2021, 23 dicembre). Organi di Palencia. https://organosdepalencia.com/biblioteca/articulo/read/35676-cual-es-la-importancia-de-la-electronegatividad-para-la-formacion-de-enlaces

Educaplus.org. (sf-a). Proprietà dell’elemento . http://www.educaplus.org/elementos-quimicos/propiedades/electronegatividad-allred.html

Educaplus.org. (sf-b). Proprietà dell’elemento . http://www.educaplus.org/elementos-quimicos/propiedades/electronegatividad-pauling.html

Elettronegatività: cos’è, proprietà e importanza (con tabelle) . (2021, 10 maggio). Tutta la materia. https://www.todamateria.com/electronegatividad/

Pérez P., J., & Merino, M. (2017). Definizione di elettronegatività . Definizione di. https://definicion.de/electronegatividad/