Co to jest elektroujemność i jak działa?

Elektroujemność jest charakterystyczną właściwością pierwiastków chemicznych, która mierzy ich zdolność do przyciągania do siebie gęstości elektronowej sąsiednich atomów, z którymi są chemicznie związane. Innymi słowy, elektroujemność jest miarą tego, jak silnie elektrony są przyciągane do atomów, które są częścią cząsteczki lub innych form wieloatomowych.

Elektroujemność atomu jest właściwością względną, ponieważ ma rzeczywiste znaczenie tylko w porównaniu z elektroujemnością innego atomu. Co więcej, elektroujemności atomu nie można zmierzyć bezpośrednio, chyba że jest on związany chemicznie z innym atomem, którego elektroujemność jest znana z góry lub ustalona z definicji.

Interpretacja elektroujemności

Z powyższego wynika, że ​​informacja dostarczana przez elektroujemność dotyczy tego, czy dany atom jest bardziej, mniej lub równie elektroujemny niż inny atom. Sama wartość elektroujemności nie ma znaczenia, chyba że porówna się ją z elektroujemnością innego pierwiastka. Z kolei to porównanie pozwala nam przewidzieć, jak równo elektrony będą rozdzielone, gdy między tymi atomami powstanie wiązanie.

W tym sensie, porównując elektroujemności dwóch związanych atomów, atom, który jest bardziej elektroujemny, będzie silniej przyciągał elektrony, więc będzie otoczony większą gęstością elektronów. Kiedy tak się dzieje, taki atom uzyskuje częściowy lub całkowity ładunek ujemny, w zależności od tego, jak duża jest różnica między dwiema elektroujemnościami.

Z drugiej strony, gdy dwa atomy mają taką samą elektroujemność, niezależnie od tego, czy obie elektroujemności są wysokie, czy niskie, żaden z dwóch atomów nie przyciąga silniej wiążących elektronów, więc są one dzielone po równo. W konsekwencji żaden z dwóch atomów nie rozwija częściowego ładunku elektrycznego, a tym bardziej pełnego.

Skale elektroujemności

Opracowano różne skale do pomiaru elektroujemności. Chociaż zasada stojąca za każdą skalą jest inna, a wartość elektroujemności każdego pierwiastka różni się w zależności od skali, wszystkie mierzą tę samą tendencję lub zdolność przyciągania elektronów. Innymi słowy, niezależnie od konkretnej skali, porównując elektroujemność jednego atomu z elektroujemnością innego, ten o większej wartości jest tym, który silniej przyciąga elektrony.

Wyjaśniając to, poniżej opisano trzy najczęstsze skale do pomiaru elektroujemności.

Skala elektroujemności Paulinga

Elektroujemność Paulinga jest bez wątpienia najbardziej rozpowszechnioną i używaną skalą, zwłaszcza na kursach chemii podstawowej lub ogólnej. W tej skali elektroujemności najbardziej elektroujemnego pierwiastka w układzie okresowym, fluoru, przypisuje się dowolną wartość 4,0, a pozostałe wartości ustala się na podstawie wspomnianej wartości referencyjnej.

Eksperymentalny pomiar elektroujemności przeprowadza się poprzez analizę energii wiązania utworzonego między dwoma atomami.

W skali Paulinga najmniej elektroujemnym (lub najbardziej elektrododatnim) atomem jest cez o elektroujemności 0,7.

Skala Allreda i Rochowa

Skala ta jest określana bezpośrednio na podstawie konfiguracji elektronowej atomów i siły, z jaką elektrony wiążące są przyciągane do jądra. Odbywa się to poprzez obliczenie efektywnego ładunku jądrowego odczuwanego przez te elektrony w wyniku efektu ekranowania najbardziej wewnętrznych elektronów.

Ogólnie rzecz biorąc, im większy stopień ekranowania elektronów wewnętrznych, tym słabiej elektrony wiążące są skutecznie przyciągane do jądra, a zatem tym mniejsza jest jego elektroujemność. Z drugiej strony, jeśli atom ma mniej ochronnych wewnętrznych powłok elektronowych, wówczas efektywny ładunek jądrowy będzie wyższy, podobnie jak elektroujemność.

Skala Mullikena

Skala Mullikena ma na celu to samo, co skala Allreda i Rochowa, czyli określenie elektroujemności pierwiastka na podstawie jego właściwości atomowych. W przypadku skali Mullikena elektroujemność jest obliczana na podstawie dwóch właściwości , które mają wiele wspólnego z elektronolubnością atomu: energii jonizacji i powinowactwa elektronowego.

Energia jonizacji (EI) odpowiada energii potrzebnej do usunięcia elektronu z powłoki walencyjnej atomu lub jonu. Dlatego jest miarą tego, jak mocno elektrony są związane z jądrem atomu.

Z drugiej strony powinowactwo elektronowe (EA) odnosi się do ilości energii uwalnianej, gdy obojętny atom w stanie gazowym wychwytuje elektron, aby stać się anionem, również w stanie gazowym. Zatem powinowactwo elektronowe mierzy stabilność form ujemnych, co z kolei wskazuje, jak łatwo atom może wychwycić elektron.

Używając EI i AE do określenia elektroujemności, Mulliken upewnia się, że ta wartość reprezentuje tendencję do przyciągania elektronów lub niechęć do ich uwalniania.

Elektroujemność jako właściwość okresowa

Elektroujemność jest właściwością okresową, co oznacza, że ​​zmienia się w przewidywalny sposób w układzie okresowym pierwiastków. Dzieje się tak, ponieważ efektywny ładunek jądrowy jest również właściwością okresową. Jak wyjaśniono powyżej, im większy efektywny ładunek jądrowy, tym większa elektroujemność atomu, ponieważ jądro może silniej przyciągać elektrony walencyjne i wiążące.

Gdy przechodzimy przez okres układu okresowego pierwiastków (jeden z wierszy), efektywny ładunek jądrowy wzrasta od lewej do prawej. Dzieje się tak dlatego, że przechodząc od jednego pierwiastka do drugiego, umieszczamy elektrony w tej samej powłoce energetycznej. Elektrony w tej samej powłoce nie osłaniają jądra, więc stopień ekranowania w okresie jest praktycznie stały. Jednak przechodząc od lewej do prawej, zwiększamy ładunek jądrowy. Ponieważ ten zwiększony ładunek jądrowy nie jest ekranowany przez nowe elektrony, efektywny ładunek jądrowy wzrasta, zwiększając również elektroujemność.

Znaczenie elektroujemności

Znajomość elektroujemności wszystkich atomów tworzących związek chemiczny dostarcza bardzo ważnych informacji. Informacje te umożliwiają przewidywanie wielu właściwości fizycznych i chemicznych. Co więcej, różnica elektroujemności dwóch atomów pozwala przewidzieć rodzaj wiązania chemicznego, które powstaje między nimi.

Pozwala przewidzieć rodzaj wiązania chemicznego, jakie tworzy się między dwoma atomami

Na podstawie różnicy elektroujemności dwóch związanych atomów można określić, jaki rodzaj wiązania ma powstać. Poniższa tabela podsumowuje kryteria określające, jaki typ połączenia jest tworzony.

Pozwala na ustalenie stopnia polarności wiązań chemicznych

Jak widać w powyższej tabeli, różnica elektroujemności pozwala nam wiedzieć, czy wiązanie chemiczne będzie polarne, czy nie. Gdy różnica jest niewielka (między 0,4 a 1,7), powstające wiązanie jest polarnym wiązaniem kowalencyjnym, w którym gęstość elektronów (a tym samym częściowy ładunek ujemny) koncentruje się wokół większego pierwiastka.

Tymczasem drugi atom uzyskuje częściowy ładunek dodatni, zamieniając wiązanie w dipol elektryczny charakteryzujący się momentem dipolowym.

Pozwala przewidzieć polaryzację cząsteczek

W połączeniu z geometrią molekularną, znajomość polarności każdego wiązania pozwala nam określić, czy cząsteczka jako całość będzie polarna. Dzieje się tak, ponieważ polarność cząsteczki jest określona przez sumę momentów dipolowych każdego wiązania. Te momenty dipolowe są znane dzięki znajomości elektroujemności każdego atomu tworzącego cząsteczkę.

Bibliografia

Jakie jest znaczenie elektroujemności dla tworzenia wiązań? (2021, 23 grudnia). Organy Palencia. https://organosdepalencia.com/biblioteca/articulo/read/35676-cual-es-la-importancia-de-la-electronegatividad-para-la-formacion-de-enlaces

Educaplus.org. (sf-a). Właściwości elementu . http://www.educaplus.org/elementos-quimicos/propiedades/electronegatividad-allred.html

Educaplus.org. (sf-b). Właściwości elementu . http://www.educaplus.org/elementos-quimicos/propiedades/electronegatividad-pauling.html

Elektroujemność: co to jest, właściwości i znaczenie (z tabelami) . (2021, 10 maja). Wszystko się liczy. https://www.todamateria.com/electronegatividad/

Pérez P., J. i Merino, M. (2017). Definicja elektroujemności . Definicja. https://definicion.de/electronegatividad/