อิเล็กโทรเนกาติวิตี: สเกลการเปลี่ยนแปลงยูทิลิตี้และตัวอย่าง - เคมี

อิเล็กเป็นญาติคุณสมบัติเป็นระยะเกี่ยวกับความสามารถของอะตอมที่จะดึงดูดความหนาแน่นของอิเล็กตรอนของสภาพแวดล้อมของโมเลกุล มันเป็นแนวโน้มของอะตอมในการดึงดูดอิเล็กตรอนเมื่อมันติดอยู่กับโมเลกุล สิ่งนี้สะท้อนให้เห็นในพฤติกรรมของสารประกอบหลายชนิดและวิธีที่พวกมันมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลซึ่งกันและกัน

องค์ประกอบบางอย่างไม่ดึงดูดอิเล็กตรอนจากอะตอมที่อยู่ติดกันในระดับเดียวกัน ในกรณีของพวกที่ยอมแพ้ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนได้ง่ายพวกมันถูกกล่าวว่าเป็นอิเล็กโทรโพซิทีฟในขณะที่อิเล็กตรอนที่ "ปกคลุม" ตัวเองจะเป็นอิเล็กโทรเนกาติวิตี มีหลายวิธีในการอธิบายและสังเกตคุณสมบัตินี้ (หรือแนวคิด)

ที่มา: Wikipedia Commons

ตัวอย่างเช่นในแผนที่ศักย์ไฟฟ้าสถิตสำหรับโมเลกุล (เช่นเดียวกับคลอรีนไดออกไซด์ในภาพด้านบน ClO ₂ ) จะสังเกตเห็นผลของอิเล็กโทรเนกาติวิตีที่แตกต่างกันสำหรับอะตอมของคลอรีนและออกซิเจน

สีแดงหมายถึงบริเวณที่อุดมด้วยอิเล็กตรอนของโมเลกุลδ-และสีน้ำเงินแสดงถึงบริเวณที่อิเล็กตรอนไม่ดีδ + ดังนั้นหลังจากการคำนวณเชิงคำนวณหลายชุดจึงสามารถสร้างแผนที่ประเภทนี้ได้ หลายคนแสดงความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างตำแหน่งของอะตอมอิเล็กโทรเนกาติวิตีและδ-

นอกจากนี้ยังสามารถมองเห็นภาพได้ดังนี้: ภายในโมเลกุลการเคลื่อนย้ายของอิเล็กตรอนมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นในบริเวณใกล้เคียงกับอะตอมของอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากที่สุด ด้วยเหตุนี้สำหรับ ClO ₂อะตอมของออกซิเจน (ทรงกลมสีแดง) จะถูกล้อมรอบด้วยเมฆสีแดงในขณะที่อะตอมของคลอรีน (ทรงกลมสีเขียว) เป็นเมฆสีน้ำเงิน

คำจำกัดความของอิเล็กโตรเนกาติวิตีขึ้นอยู่กับแนวทางที่กำหนดให้กับปรากฏการณ์มีหลายมาตราส่วนที่พิจารณาจากบางแง่ อย่างไรก็ตามเกล็ดทั้งหมดมีเหมือนกันที่ได้รับการสนับสนุนจากธรรมชาติที่แท้จริงของอะตอม

เครื่องชั่งอิเล็กโทรเนกาติวิตี

อิเล็กโตรเนกาติวิตีไม่ใช่คุณสมบัติที่สามารถหาปริมาณได้และไม่มีค่าสัมบูรณ์ ทำไม? เนื่องจากแนวโน้มของอะตอมในการดึงดูดความหนาแน่นของอิเล็กตรอนเข้าหามันไม่เหมือนกันในสารประกอบทั้งหมด กล่าวอีกนัยหนึ่ง: อิเล็กโทรเนกาติวิตีแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับโมเลกุล

ถ้าสำหรับโมเลกุล ClO ₂อะตอม Cl ถูกแลกเปลี่ยนเป็นอะตอม N แนวโน้มของ O ในการดึงดูดอิเล็กตรอนก็จะเปลี่ยนไปเช่นกัน อาจเพิ่มขึ้น (ทำให้เมฆแดงขึ้น) หรือลดลง (สูญเสียสี) ความแตกต่างจะอยู่ในพันธะ NO ใหม่ที่เกิดขึ้นดังนั้นจึงมีโมเลกุล ONO (ไนโตรเจนไดออกไซด์ NO ₂ )

เนื่องจากค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีของอะตอมไม่เหมือนกันสำหรับทุกสิ่งรอบตัวในโมเลกุลจึงจำเป็นต้องกำหนดมันในรูปของตัวแปรอื่น ๆ ด้วยวิธีนี้เราจึงมีค่าที่ใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงและอนุญาตให้ทำนายได้ตัวอย่างเช่นชนิดของพันธะที่เกิดขึ้น (ไอออนิกหรือโควาเลนต์)

พอลลิ่งสเกล

Linus Pauling นักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่และผู้ได้รับรางวัลโนเบลสองรางวัลเสนอให้ในปีพ. ศ. 2475 ถึงรูปแบบอิเล็กโทรเนกาติวิตีเชิงปริมาณ (ที่วัดได้) ที่เรียกว่ามาตราส่วน Pauling ในนั้นอิเล็กโตรเนกาติวิตีของสององค์ประกอบคือ A และ B ซึ่งสร้างพันธะสัมพันธ์กับพลังงานพิเศษที่เกี่ยวข้องกับลักษณะไอออนิกของพันธะ AB

นี่มันยังไง? ในทางทฤษฎีพันธะโควาเลนต์มีเสถียรภาพมากที่สุดเนื่องจากการกระจายของอิเล็กตรอนระหว่างอะตอมสองอะตอมมีความเท่าเทียมกัน นั่นคือสำหรับโมเลกุล AA และ BB อะตอมทั้งสองจะมีอิเล็กตรอนคู่ของพันธะร่วมกันในลักษณะเดียวกัน อย่างไรก็ตามถ้า A เป็นอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากกว่าคู่นั้นจะมีค่าจาก A มากกว่า B

ในกรณีนี้ AB ไม่ใช่โควาเลนต์โดยสมบูรณ์อีกต่อไปแม้ว่าค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีของมันจะไม่แตกต่างกันมากนัก แต่ก็สามารถกล่าวได้ว่าพันธะของมันมีลักษณะโควาเลนต์สูง เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นพันธะจะเกิดความไม่เสถียรเล็กน้อยและได้รับพลังงานพิเศษเป็นผลคูณของความแตกต่างของอิเล็กโทรเนกาติวิตีระหว่าง A และ B

ยิ่งความแตกต่างนี้มากพลังงานของพันธะ AB ก็จะยิ่งมากขึ้นและด้วยเหตุนี้ลักษณะไอออนิกของพันธะนั้นก็จะยิ่งมากขึ้น

มาตราส่วนนี้แสดงถึงการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านเคมีและค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีเกิดจากการกำหนดค่าเป็น 4 สำหรับอะตอมฟลูออรีน จากนั้นพวกเขาสามารถคำนวณองค์ประกอบอื่น ๆ

มาตราส่วน Mulliken

ในขณะที่มาตราส่วน Pauling เกี่ยวข้องกับพลังงานที่เกี่ยวข้องกับพันธะ แต่มาตราส่วนของ Robert Mulliken มีความเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติอื่น ๆ อีกสองประการ ได้แก่ พลังงานไอออไนเซชัน (EI) และความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอน (AE)

ดังนั้นองค์ประกอบที่มีค่า EI และ AE สูงจึงมีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากดังนั้นจะดึงดูดอิเล็กตรอนจากสภาพแวดล้อมระดับโมเลกุล

ทำไม? เนื่องจาก EI สะท้อนให้เห็นว่าการ“ ฉีก” อิเล็กตรอนภายนอกออกจากมันนั้นยากเพียงใดและ AE เสถียรเพียงใดที่ไอออนที่เกิดขึ้นในเฟสก๊าซ ถ้าคุณสมบัติทั้งสองมีขนาดสูงองค์ประกอบนั้นก็คือ "คนรัก" ของอิเล็กตรอน

ค่าอิเล็กโทรเนกาติตีของ Mulliken คำนวณด้วยสูตรต่อไปนี้:

Χ _M = ½ (EI + AE)

นั่นคือχ _Mเท่ากับค่าเฉลี่ยของ EI และ AE

อย่างไรก็ตามไม่เหมือนกับมาตราส่วน Pauling ซึ่งขึ้นอยู่กับอะตอมที่สร้างพันธะมันเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติของสถานะวาเลนซ์ (ด้วยการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ที่เสถียรที่สุด)

เครื่องชั่งทั้งสองสร้างค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีที่คล้ายกันสำหรับองค์ประกอบและเกี่ยวข้องโดยประมาณกับการแปลงกลับต่อไปนี้:

Χ _P = 1.35 (Χ _M ) ^1/2 - 1.37

ทั้ง X _Mและ X _Pเป็นค่าที่ไม่มีมิติ นั่นคือพวกเขาขาดหน่วย

AL Allred และ E. Rochow scale

มีเครื่องชั่งอิเล็กโทรเนกาติวิตีอื่น ๆ เช่นเครื่องชั่งแซนเดอร์สันและอัลเลน อย่างไรก็ตามสิ่งที่ตามสองข้อแรกคือมาตราส่วน Allred และ Rochow (χ _AR ) คราวนี้มันขึ้นอยู่กับประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพซึ่งอิเล็กตรอนประสบบนพื้นผิวของอะตอม ดังนั้นจึงเกี่ยวข้องโดยตรงกับแรงดึงดูดของแกนกลางและเอฟเฟกต์หน้าจอ

ค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีแตกต่างกันอย่างไรในตารางธาตุ?

ที่มา: Bartux ที่ nl.wikipedia

ไม่ว่าคุณจะมีสเกลหรือค่าใดค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีจะเพิ่มขึ้นจากขวาไปซ้ายในช่วงเวลาหนึ่งและจากล่างขึ้นบนเป็นกลุ่ม ดังนั้นมันจึงเพิ่มขึ้นไปทางทแยงมุมขวาบน (ไม่นับฮีเลียม) จนกว่าจะตรงกับฟลูออรีน

ในภาพด้านบนคุณจะเห็นสิ่งที่เพิ่งพูดไป ในตารางธาตุค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีแบบพอลลิงจะแสดงเป็นหน้าที่ของสีของเซลล์ เนื่องจากฟลูออรีนเป็นอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากที่สุดจึงมีสีม่วงที่โดดเด่นกว่าในขณะที่สีเข้มของอิเล็กโทรเนกาติวิตีน้อยที่สุด (หรืออิเล็กโทรโพซิทีฟ)

ในทำนองเดียวกันจะสังเกตได้ว่าส่วนหัวของกลุ่ม (H, Be, B, C ฯลฯ ) มีสีที่อ่อนกว่าและเมื่อลงมาผ่านกลุ่มองค์ประกอบอื่น ๆ จะมืดลง นี่มันเรื่องอะไรกัน? คำตอบอีกครั้งคือทั้งในคุณสมบัติ EI, AE, Zef (ประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิผล) และในรัศมีอะตอม

อะตอมในโมเลกุล

อะตอมแต่ละตัวมีประจุนิวเคลียร์จริง Z และอิเล็กตรอนภายนอกได้รับประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิผลจากผลของการป้องกัน

เมื่อมันเคลื่อนที่ไปในช่วงเวลาหนึ่ง Zef จะเพิ่มขึ้นในลักษณะที่อะตอมหดตัว นั่นคือรัศมีอะตอมจะลดลงในช่วงเวลาหนึ่ง

สิ่งนี้มีผลที่ตามมาว่าในช่วงเวลาของการเชื่อมต่ออะตอมหนึ่งกับอีกอะตอมหนึ่งอิเล็กตรอนจะ“ ไหล” เข้าหาอะตอมที่มีค่า Zef สูงสุด นอกจากนี้สิ่งนี้จะให้ลักษณะไอออนิกแก่พันธะหากมีแนวโน้มที่ทำเครื่องหมายไว้สำหรับอิเล็กตรอนที่จะไปหาอะตอม เมื่อไม่เป็นเช่นนั้นเราจึงพูดถึงพันธะโควาเลนต์ที่โดดเด่น

ด้วยเหตุนี้ค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีจึงแตกต่างกันไปตามรัศมีอะตอม Zef ซึ่งจะเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับ EI และ AE ทุกอย่างเป็นลูกโซ่

มีไว้เพื่ออะไร?

อิเล็กโตรเนกาติวิตีมีไว้เพื่ออะไร? ตามหลักการเพื่อตรวจสอบว่าสารประกอบไบนารีเป็นโควาเลนต์หรือไอออนิก เมื่อความแตกต่างของอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงมาก (ในอัตรา 1.7 หน่วยขึ้นไป) สารประกอบจะถูกกล่าวว่าเป็นไอออนิก นอกจากนี้ยังมีประโยชน์สำหรับการมองเห็นในโครงสร้างที่อาจมีอิเล็กตรอนมากขึ้น

จากที่นี่กลไกหรือปฏิกิริยาใดที่สารประกอบอาจได้รับสามารถทำนายได้ ในบริเวณที่มีอิเล็กตรอนไม่ดีδ + สิ่งมีชีวิตที่มีประจุลบอาจทำหน้าที่ในลักษณะหนึ่ง และในบริเวณที่อุดมด้วยอิเล็กตรอนอะตอมของพวกมันสามารถมีปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลอื่น ๆ ในรูปแบบที่เฉพาะเจาะจงมาก (ปฏิสัมพันธ์ไดโพล - ไดโพล)

ตัวอย่าง (คลอรีนออกซิเจนโซเดียมฟลูออรีน)

ค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีสำหรับอะตอมของคลอรีนออกซิเจนโซเดียมและฟลูออรีนเป็นอย่างไร รองจากฟลูออรีนใครเป็นอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากที่สุด? เมื่อใช้ตารางธาตุพบว่าโซเดียมมีสีม่วงเข้มในขณะที่สีของออกซิเจนและคลอรีนมีความคล้ายคลึงกันมาก

ค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีของเครื่องชั่ง Pauling, Mulliken และ Allred-Rochow คือ:

นา (0.93, 1.21, 1.01)

หรือ (3.44, 3.22, 3.50)

คล (3.16, 3.54, 2.83)

ฉ (3.98, 4.43, 4.10)

โปรดทราบว่าด้วยค่าตัวเลขจะสังเกตเห็นความแตกต่างระหว่างค่าลบของออกซิเจนและคลอรีน

ตามมาตราส่วน Mulliken คลอรีนเป็นอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากกว่าออกซิเจนตรงกันข้ามกับเครื่องชั่ง Pauling และ Allred-Rochow ความแตกต่างของอิเล็กโตรเนกาติวิตีระหว่างองค์ประกอบทั้งสองนั้นชัดเจนยิ่งขึ้นโดยใช้มาตราส่วน Allred-Rochow และสุดท้ายฟลูออรีนโดยไม่คำนึงถึงมาตราส่วนที่เลือกจะเป็นอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากที่สุด

ดังนั้นเมื่อมีอะตอม F อยู่ในโมเลกุลหมายความว่าพันธะจะมีลักษณะเป็นไอออนิกสูง

อ้างอิง

ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์. (พิมพ์ครั้งที่สี่หน้า 30 และ 44) Mc Graw Hill
จิมคลาร์ก (2000) อิเล็ก นำมาจาก: chemguide.co.uk
Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (11 ธันวาคม 2560). นิยามและตัวอย่างอิเล็กโทรเนกาติวิตี นำมาจาก: thoughtco.com
มาร์คอี. Tuckerman (5 พฤศจิกายน 2554). มาตราส่วนอิเล็กโทรเนกาติวิตี นำมาจาก: nyu.edu
วิกิพีเดีย (2018) อิเล็ก นำมาจาก: es.wikipedia.org

อิเล็กโทรเนกาติวิตี: สเกลการเปลี่ยนแปลงยูทิลิตี้และตัวอย่าง - เคมี - 2026