Elektronegativitet

Elektronegativitet er kraften, kraften til et atom til å tiltrekke elektroner til seg selv . [ 1 ] Vi må også vurdere fordelingen av elektrontetthet rundt et gitt atom kontra andre, både i en molekylart og i ikke-molekylære systemer eller arter.

Elektronegativiteten til et gitt atom påvirkes fundamentalt av to størrelser: dets atomnummer og den gjennomsnittlige avstanden til valenselektronene fra atomkjernen . Denne egenskapen har blitt korrelert med andre atomære og molekylære egenskaper. Linus Pauling var forskeren som foreslo denne størrelsen for første gang i 1932, som en videreutvikling av hans valensbindingsteori . [ 2 ] Elektronegativitet kan ikke måles eksperimentelt på en direkte måte, for eksempel ioniseringsenergi , men kan bestemmes indirekte ved å gjøre beregninger fra andre atom- eller molekylegenskaper.

Ulike metoder har blitt foreslått for bestemmelsen, og selv om det er små forskjeller mellom de oppnådde resultatene, viser alle metodene den samme periodiske trenden mellom elementene.

Den vanligste beregningsprosedyren er den som opprinnelig ble foreslått av Pauling. Resultatet oppnådd ved denne prosedyren er et dimensjonsløst tall som er inkludert i Pauling-skalaen. Denne skalaen varierer mellom 0,65 for det minst elektronegative grunnstoffet (francium) og 4,0 for det største (fluor).

Det er interessant å merke seg at elektronegativitet ikke strengt tatt er en atomegenskap, siden den refererer til et atom i et molekyl [ 3 ]​ og derfor kan variere litt når "miljøet" [ 4 ]​ til det samme atomet varierer i forskjellige bindinger av forskjellige molekyler. Den ekvivalente egenskapen til elektronegativitet for et isolert atom vil være elektronaffiniteten eller elektroaffiniteten.

To atomer med svært forskjellige elektronegativiteter danner en ionisk binding. Par av atomer med små forskjeller i elektronegativitet danner polare kovalente bindinger med den negative ladningen på atomet med høyere elektronegativitet.

Elektronegativitetsskalaer

De forskjellige verdiene av elektronegativitet er klassifisert i henhold til forskjellige skalaer, blant dem den tidligere nevnte Pauling -skalaen og Mulliken-skalaen .

Generelt bestemmer de forskjellige elektronegativitetsverdiene til atomer hvilken type binding som vil dannes i molekylet som kombinerer dem. I henhold til forskjellen mellom elektronegativitetene ( ) til disse, kan det således bestemmes (konvensjonelt) om bindingen vil være, i henhold til Linus Pauling-skalaen:

Jo mindre atomradius , jo høyere ioniseringsenergi , jo høyere elektronegativitet, og omvendt. Elektronegativitet er tendensen eller evnen til et atom i et molekyl til å tiltrekke elektroner til seg selv. Verken kvantitative definisjoner eller elektronegativitetsskalaer er basert på elektronfordeling, men snarere på egenskaper som skal reflektere elektronegativitet. Elektronegativiteten til et element avhenger av dets oksidasjonstilstand og er derfor ikke en ufravikelig atomegenskap. Dette betyr at det samme grunnstoffet kan ha ulik elektronegativitet avhengig av hvilken type molekyl det finnes i, for eksempel øker evnen til å tiltrekke seg elektroner fra en hybridorbital i et karbonatom bundet til et hydrogenatom i takt med prosentandelen av s karakter i orbital, i henhold til serien etan < etylen(eten) < acetylen(etin) . Pauling-skalaen er basert på forskjellen mellom AB -bindingsenergien i forbindelsen og gjennomsnittet av de homopolare AA- og BB-bindingsenergiene.

Fluor er det mest elektronegative grunnstoffet i det periodiske systemet, mens Francium er det minst elektronegative grunnstoffet i det periodiske systemet. Det er veldig viktig å vite at elektronegativitetsverdier går fra bunn til topp og fra venstre til høyre.

RS Mulliken foreslo at elektronegativiteten til et element kan bestemmes ved å beregne et gjennomsnitt av ioniseringsenergien til dets valenselektroner og elektronaffiniteten. Denne tilnærmingen stemmer overens med Paulings opprinnelige definisjon og gir invariante orbitale elektronegativiteter og ikke-atomære elektronegativiteter.

Mulliken - skalaen (også kalt Mulliken–Jaffe- skalaen) er en skala for elektronegativiteten til kjemiske elementer , utviklet av Robert S. Mulliken i 1934 . Skalaen er basert på Mulliken-elektronegativiteten ( c M ) som gir gjennomsnitt av den elektroniske affiniteten AE (størrelse som kan relateres til et atoms tendens til å erverve en negativ ladning) og ioniseringspotensialene til dets valenselektroner PI eller EI (størrelse assosiert med lettheten eller tendensen til et atom til å få en positiv ladning). Enhetene som brukes er k J / mol :

Noen elektronegativitetsverdier for representative elementer på Mulliken - skalaen er tabellert i følgende tabell :

på
1,5 		Ar ---- Ess
2.26 		B
1,83 		Vær
1,99 		Br
3,24 		C2.67
_ 		ca
1.30 		Cl
3,54 		F4.42
_ 		Ga
1,34
Ge
1,95		 H
3,06		 jeg
2,88		 I
1.30		 K
1,03		 Kr2,98
_		 Li
1,28		 Mg
1,63		 nr.
3.08
til 1,21		 ne
4,60
eller
3,21		 P2.39
_		 Rb
0,99		 $
2,65		 Wis
2.06		 Det
2,51		 Ja
2.03		 Sn
1,83		 Mr
1.21		 Du
2,34		 X e
2,59

EG Rochow og AL Alfred definerte elektronegativitet som tiltrekningskraften mellom en kjerne og et elektron i et bundet atom.

Elektronegativiteter til elementer

Mål på Pauling-skalaen . [ 5 ]

Gruppe (vertikalt) 1 to 3 4 5 6 7 8 9 10 elleve 12 1. 3 14 femten 16 17 18
Periode (landskap)
1 H2.20
_ 		jeg har
 
to Li
0,98 		Vær
1,57 		B2.04
_ 		C2,55
_ 		nr.
3.04 		eller
3,44 		F3,98
_ 		ne
3 Na
0,93 		mg
1,31 		på
1,61 		Ja
1,90 		P2.19
_ 		$
2,57 		Cl3.16
_ 		Ar
 
4 K
0,82 		Ca
1,0 		Sc
1,36 		Du
1,54 		v1.63
_ 		Cr
1,66 		Min
1.55 		Tro
1,83 		Co
1,88 		Heller ikke
1,91 		Cu
1,90 		Zn
1,65 		Ga
1,81 		Ge
2.01 		Ess
2.18 		Det
er 2,55 		Br
2,96 		Kr3,00
_
5 RB
0,82 		Mr
0,95 		og
1,22 		Zr
1,33 		NB
1,6 		ma
2.16 		CT
1,9 		Ru
2.2 		Rhesus
2,28 		PS
2,20 		Ag
1,93 		CD
1,69 		På
1,78 		Sn
1,8 		Wis
2,05 		Te
2.1 		jeg
2,66 		x
2,60
6 CS
0,79 		Ba
0,89 		*
  		Hf
1,3 		Ta
1,5 		w2.36
_ 		Konge
1.9 		Hos
2,2 		gå
2.2 		Pt
2,28 		Au
2,54 		Hg
2,00 		Tl
1,62 		bp
2,33 		Bi
2,02 		Po
2.0 		At2.2
_ 		Rn
2,2
7 fr
0,7 		Ra
0,9 		**
  		RF
  		dB
  		Sg
  		bh
  		timer
  		Mt
  		Ds
  		rg
  		cn
  		Nh
  		FL
  		Mc
  		nivå
  		Ts
  		og
 
lantanider *
  		den
1.1 		ec
1.12 		Pr
1,13 		Nd
1,14 		kl.
13.13 		Sam
1.17 		Eu
1,2 		GD
1.2 		Tb
1.1 		Dy
1.22 		Ho
1.23 		Er
1.24 		m
1,25 		Yb
1.1 		Man
1:27
Aktinider **
  		Ac
1.1 		1.3
_ 		Pa
1,5 		u
1,38 		Np
1,36 		Pu
1,28 		Am
1.13 		cm
1,28 		bk
1,3 		jf
1.3 		er
1,3 		FM
1.3 		Md
1,3 		Ikke
1.3 		eller
1.3

Andre elektronegativitetsmålesystemer

Elektronegativitet til Allred og Rochow

Albert L. Allred og Eugene G. Rochow mente [ 6 ] at elektronegativitet må være relatert til ladningen som oppleves av et elektron på "overflaten" til et atom: jo større ladning per enhet atomisk overflateareal, jo større er tendensen til at atom for å tiltrekke seg elektroner. Den effektive kjerneladningen , z ef , oppleves av valenselektroner kan estimeres ved å bruke Slaters regler , mens overflatearealet til et atom i et molekyl kan tas som proporsjonalt med kvadratet av den kovalente radius , R Cov . Når R Cov uttrykkes i pikometre , [ 7 ] alt URL

Sanderson elektronegativitetsutjevning

Robert Thomas Sanderson bemerket også forholdet mellom Mullikens elektronegativitet og atomstørrelse, og foreslo en beregningsmetode basert på det gjensidige av atomvolum. [ 8 ] Med kunnskap om bindingslengder tillater Sanderson-modellen estimering av bindingsenergier for et bredt spekter av forbindelser. [ 9 ] Sandersons modell har også blitt brukt til å beregne molekylær geometri, S -elektronenergi, spinn NMR-koblingskonstanter og andre parametere for organiske forbindelser . [ 10 ] [ 11 ] Dette arbeidet ligger til grunn for konseptet elektronegativitetsutjevning , som antyder at elektroner er fordelt rundt et molekyl for å minimere eller utjevne Mulliken-elektronegativiteten. [ 12 ] Denne oppførselen er analog med kjemisk potensialutjevning i makroskopisk termodynamikk. [ 13 ]

Allens elektronegativitet

Den kanskje enkleste definisjonen av elektronegativitet er den til Leland C. Allen, som har foreslått at den er relatert til den gjennomsnittlige energien til valenselektronene i et fritt atom, [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]

Elektronegativ gruppe

I organisk kjemi er elektronegativitet assosiert mer med forskjellige funksjonelle grupper enn med individuelle atomer. Begrepene elektronegativ gruppe og elektronegativ substituent kan betraktes som synonyme termer. Det er ganske vanlig å skille mellom induktiv effekt og resonans , effekter som kan beskrives i form av henholdsvis elektronegativitet σ og π. Det er også en rekke lineære frie energiforhold som har blitt brukt for å kvantifisere disse effektene, for eksempel Hammets ligning , som er den mest kjente.

Se også

Referanser

  1. ↑ L. Pauling, Nature of Chemical Bond (Ithaca University Press, 1960) s. 93-98
  2. ^ Pauling, L. (1932). «Arten til den kjemiske bindingen. IV. Energien til enkeltbindinger og den relative elektronegativiteten til atomer". Journal of the American Chemical Society 54 (9): 3570-3582. doi : 10.1021/ja01348a011 . 
  3. ↑ Pauling, Linus (1960). Arten av deres kjemiske binding . Cornell University Press. s. 88-107 . ISBN  0801403332 . 
  4. ↑ Greenwood, N.N.; Earnshaw, A. (1984). Kjemi av grunnstoffene . Pergamon. s. 30. ISBN  0-08-022057-6 . 
  5. ^ Moeller, Therald (1981-02). Uorganisk kjemi . omvendt. ISBN  9788429173901 . Hentet 25. september 2019 . 
  6. ↑ Allred, AL; Rochew, E.G. (1958). "En skala for elektronegativitet basert på elektrostatisk kraft". Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry 5 : 264-268. doi : 10.1016/0022-1902(58)80003-2 .  
  7. ↑ Housecroft, CE; Sharpe, A.G. (1. november 1993). Uorganisk kjemi (e-bok). Inorganic Chemistry (på engelsk) 3 (15. utgave). Sveits: Pearson Prentice-Hall. s. 38. ISBN 9780273742753 . doi : 10.1021/ed070pa304.1 . Arkivert fra originalen 14. april 2021 . Hentet 14. desember 2020 – via University of Basel.   
  8. ↑ Sanderson, R. T. (1983). "Elektronegativitet og bindende energi". Journal of the American Chemical Society 105 : 2259-2261. doi : 10.1021/ja00346a026 .  
  9. ↑ Sanderson, R. T. (1983). Polar kovalens . New York: Academic Press. ISBN  978-0-12-618080-0 . (krever registrering) . 
  10. ↑ Zefirov, f. S.; Kirpichenok, m. EN.; IzMailov, f. F.; Trofimov, m. I. (1987). "Beregningsskjemaer for atomelektronegativiteter i molekylære grafer innenfor rammen av Sanderson-prinsippet". Doklady akademii nauk sssr 296 : 883-887. 
  11. ^ Trofimov, MI; Smolenskii, EA (2005). "Anvendelse av elektronegativitetsindeksene til organiske molekyler på oppgaver innen kjemisk informatikk". Russian Chemical Bulletin 54 (9): 2235-2246. S2CID 98716956 . doi : 10.1007/s11172-006-0105-6 .   
  12. ↑ SW Rick; S. J. Stuart (2002). "Elektronegativitetsutjevningsmodeller" . I Kenny B. Lipkowitz; Donald B. Boyd, red. Anmeldelser i Computational Chemistry . wiley. s. 106. ISBN  978-0-471-21576-9 . 
  13. ↑ Robert G. Parr; WeitaoYang (1994). Tetthet-funksjonell teori om atomer og molekyler . Oxford University Press. s. 91. ISBN 978-0-19-509276-9 .   
  14. ↑ Allen, Leland C. (1989). Elektronegativitet er den gjennomsnittlige ett-elektronenergien til valens-skallelektronene i frie atomer i grunntilstand. Journal of the American Chemical Society 111 (25): 9003-9014. 
  15. ↑ Mann, Joseph B.B.; Meek, Terry L.; Allen, Leland C. (2000). "Konfigurasjonsenergier til hovedgruppeelementene". Journal of the American Chemical Society 122 (12): 2780-2783. doi : 10.1021/ja992866e .  
  16. ↑ Mann, Joseph B.; Meek, Terry L.; Ridder, Eugene T.; Capitani, Joseph F.; Allen, Leland C. (2000). "Konfigurasjonsenergier til D-Block-elementene". Journal of the American Chemical Society 122 (21): 5132-5137. doi : 10.1021/ja9928677 .  

Eksterne lenker