มาตราส่วน PAULING: อิเล็กโทรเนกาติวิตีและความแตกต่างของพลังงาน - เคมี - 2025

ขนาด Paulingเป็นขนาดโดยพลการใช้ในทางเคมีในการแสดงอิเล็กขององค์ประกอบ สิ่งนี้ถูกกำหนดให้เป็นแนวโน้มของอะตอมหนึ่งในการดึงดูดอิเล็กตรอนเมื่อมันรวมเข้ากับอะตอมอื่น

ในแง่นี้องค์ประกอบที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงมักจะได้รับอิเล็กตรอนได้ง่าย สิ่งเหล่านี้เป็นอโลหะในขณะที่องค์ประกอบของพวกมันมีอิเล็กโทรเนกาติวิตีน้อยเช่นโลหะมันง่ายกว่าที่จะให้อิเล็กตรอน

รูปที่ 1. พอลลิ่งสเกล ที่มา: Wikimedia Commons

ดังนั้นเมื่อทราบถึงอิเล็กโทรเนกาติวิตีขององค์ประกอบเราจึงมีความคิดเกี่ยวกับชนิดของพันธะที่สามารถก่อตัวได้เมื่อรวมกับอีกชนิดหนึ่ง เราจะเห็นสิ่งนี้พร้อมตัวอย่างตัวเลขในภายหลัง

ด้วยข้อมูลนี้คุณสมบัติหลายประการที่สารประกอบจะสามารถทำนายได้ซึ่งเป็นสิ่งที่มีประโยชน์อย่างมากในเคมีทดลองและวัสดุศาสตร์ซึ่งสารประกอบใหม่ถูกสร้างขึ้นอย่างต่อเนื่อง

อย่างไรก็ตามเป็นการสะดวกที่จะชี้แจงว่าแม้จะมีความสำคัญเพียงใด แต่ก็ไม่มีวิธีเดียวในการกำหนดค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี เครื่องชั่ง Pauling เป็นเพียงหนึ่งในวิธีต่างๆที่เสนอให้พบแม้ว่าจะเป็นหนึ่งในวิธีที่ใช้กันมากที่สุด

ในความเป็นจริง Pauling's เป็นมาตราส่วนโดยพลการซึ่งกำหนดค่าตัวเลขให้กับแต่ละองค์ประกอบในตารางธาตุซึ่งสะท้อนถึงค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีของมัน เราเห็นมันในรูปที่ 1 ซึ่งเรามีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีของแต่ละองค์ประกอบตามที่ Linus Pauling ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสองสมัย (2444-2537) กำหนดประมาณปี 2482

อิเล็กโตรเนกาติวิตีขององค์ประกอบ

Pauling ร่วมกับ Don M. Yost พบค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีเชิงประจักษ์ผ่านข้อมูลการทดลองที่ได้จากการวัดพลังงานพันธะ

Pauling กำหนดองค์ประกอบฟลูออรีน - ด้านบนและด้านขวาของตารางในรูปที่ 1 - ค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงสุดด้วยหมายเลข 4.0 ดังนั้นเมื่อฟลูออรีนสร้างพันธะมันจึงมีแนวโน้มสูงสุดในการดึงดูดอิเล็กตรอนจากทุกองค์ประกอบ

อันดับสองคือออกซิเจนที่มี 3.5 และอันดับที่สามคือไนโตรเจนที่มี 3.0 ทั้งสองอย่างตั้งอยู่ที่ด้านบนสุดและทางด้านขวาของโต๊ะ

ในทางกลับกันที่ด้านตรงข้ามองค์ประกอบที่มีอิเล็กโทรเนกาติวิตีน้อยที่สุดคือซีเซียมซึ่งมีสัญลักษณ์คือ Cs ซึ่งอยู่ทางด้านซ้ายของตารางซึ่ง Pauling กำหนดหมายเลข 0.7

อิเล็กโทรเนกาติวิตีในตารางธาตุ

โดยทั่วไปแล้วดังที่เห็นได้จากรูปที่ 1 ค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีและพลังงานไอออไนเซชัน - เพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวาในตารางธาตุ แนวโน้มโดยรวมยังบ่งบอกถึงการลดลงเมื่อขยับขึ้นและลง

ดังนั้นเราจะมีองค์ประกอบที่เป็นอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากที่สุดที่มุมขวาบนของตาราง: ฟลูออรีนออกซิเจนคลอรีนไนโตรเจน ค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีน้อยที่สุด - หรืออิเล็กโตรโพซิทีฟมากที่สุดหากคุณต้องการจะพบได้ทางด้านซ้าย: ลิเธียมโซเดียมโพแทสเซียมและองค์ประกอบอื่น ๆ ของกลุ่ม 1 - คอลัมน์ทางด้านซ้ายสุดซึ่งสอดคล้องกับโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ ธ

ในแต่ละคอลัมน์ค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีจะลดลงเมื่อเลขอะตอมของธาตุเพิ่มขึ้นยกเว้นโลหะทรานซิชันที่อยู่ตรงกลางซึ่งไม่เป็นไปตามแนวโน้มนี้

จุดสำคัญที่ควรทราบก็คืออิเล็กโทรเนกาติวิตีเป็นสัมพัทธ์ไม่ใช่คุณสมบัติที่คงที่ของแต่ละองค์ประกอบและจะวัดเฉพาะเมื่อเทียบกับองค์ประกอบอื่น ๆ ขึ้นอยู่กับสถานะออกซิเดชั่นเป็นอย่างมากดังนั้นองค์ประกอบเดียวกันสามารถแสดงค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีที่แตกต่างกันได้ขึ้นอยู่กับชนิดของสารประกอบที่ก่อตัวขึ้น

ความแตกต่างของพลังงานที่มีผลผูกพัน

รูปที่ 2. Linus Pauling นักเคมีชาวอเมริกันในปี 1955 ที่มา: Wikimedia Commons

ในทางเคมีพันธะคือวิธีที่อะตอมที่เหมือนกันหรือต่างกันรวมกันเป็นโมเลกุล แรงปรากฏระหว่างอะตอมที่ยึดมันเข้าด้วยกันอย่างมั่นคง

มีลิงค์หลายประเภท แต่มีการพิจารณาสองประเภทที่นี่:

- โควาเลนต์ซึ่งอะตอมของอิเล็กโตรเนกาติวิตีที่คล้ายคลึงกันมีอิเล็กตรอนคู่หนึ่ง

- ไอออนิกบ่อยครั้งระหว่างอะตอมที่มีอิเล็กโทรเนกาติวิตีต่างกันซึ่งแรงดึงดูดไฟฟ้าสถิตมีผลเหนือกว่า

สมมติว่าสององค์ประกอบ A และ B สามารถสร้างโมเลกุลซึ่งกันและกันแสดงเป็น AA และ BB และพวกมันยังสามารถรวมตัวกันเป็นสารประกอบ AB ผ่านพันธะบางชนิด

ด้วยการมีส่วนร่วมของกองกำลังระหว่างโมเลกุลจึงมีพลังงานในพันธะ ยกตัวอย่างเช่นการใช้พลังงานใน AA พันธบัตรเป็น E _AA,ในพันธบัตร BB มันเป็นการลดลงและในที่สุดสารประกอบ AB มันเป็น E AB

ถ้าโมเลกุล AB เกิดจากพันธะโคเวเลนต์ในทางทฤษฎีพลังงานพันธะคือค่าเฉลี่ยของพลังงาน E _AAและ E _BB :

E _AB = ½ (E _AA + E _BB )

Pauling คำนวณ E _ABสำหรับสารประกอบต่างๆวัดโดยทดลองและกำหนดความแตกต่างระหว่างค่าทั้งสองซึ่งเขาตั้งชื่อว่าΔ:

Δ = - (E _AB ) ที่วัดได้ - (E _AB ) ตามทฤษฎี - = - (E _AB ) ที่วัดได้ - ½ (E _AA + E _BB ) -

Pauling ให้เหตุผลดังนี้: ถ้าΔอยู่ใกล้ 0 มากแสดงว่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีขององค์ประกอบทั้งสองมีความคล้ายคลึงกันและพันธะที่เชื่อมเข้าด้วยกันคือโควาเลนต์ แต่ถ้าΔไม่เล็กแสดงว่าพันธะระหว่าง A และ B ไม่ใช่โคเวเลนต์บริสุทธิ์

ยิ่งค่าสัมบูรณ์ของΔมากเท่าใดความแตกต่างระหว่างอิเล็กโทรเนกาติวิตีของธาตุ A และ B ก็จะยิ่งมากขึ้นดังนั้นพันธะที่รวมเข้าด้วยกันจะเป็นประเภทไอออนิก หลังจากนั้นผู้อ่านจะพบตัวอย่างซึ่งการคำนวณΔทำให้สามารถกำหนดชนิดของพันธะของสารประกอบได้

สมการอิเล็กโทรเนกาติวิตี

สมมติว่าความแตกต่างของพลังงานเป็นสัญญาณที่แยกแยะลักษณะของพันธะ Pauling ได้ทำการทดลองหลายอย่างที่ทำให้เขาสร้างการแสดงออกเชิงประจักษ์สำหรับอิเล็กโทรเนกาติวิตีสัมพัทธ์ของสององค์ประกอบ A และ B ที่ประกอบกันเป็นโมเลกุล

แสดงว่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีนี้เป็นχ (อักษรกรีก "ไค") Pauling กำหนดΔดังนี้:

ฉ² Δ = ²

χ (A) - χ (B) = f√Δ = 0.102√Δ

สังเกตว่าΔเป็นปริมาณบวก ปัจจัย f = 0.102 ที่ปรากฏโดยการคูณรากที่สองของΔคือปัจจัยการแปลงระหว่าง kJ (กิโลจูล) และ eV (อิเล็กตรอน - โวลต์) ทั้งสองหน่วยของพลังงาน

ถ้าใช้กิโลแคลอรีและอิเล็กตรอนโวลต์แทนความแตกต่างของอิเล็กโทรเนกาติวิตีจะแสดงด้วยสูตรที่คล้ายกัน แต่ใช้ f = 0.208:

χ (A) - χ (B) = 0.208√Δ

Pauling เริ่มต้นด้วยการกำหนดค่าไฮโดรเจนเป็น 2.1 ซึ่งเป็นค่าก่อนหน้านี้ที่ได้รับจากนักเคมี Robert Mulliken เขาเลือกองค์ประกอบนี้เป็นจุดเริ่มต้นเพราะสร้างพันธะโควาเลนต์กับคนอื่น ๆ อีกมากมาย

เมื่อใช้สมการก่อนหน้าเขายังคงกำหนดค่าสัมพัทธ์ให้กับองค์ประกอบที่เหลือ ดังนั้นเขาจึงตระหนักว่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีเพิ่มขึ้นเมื่อเคลื่อนที่จากซ้ายไปขวาและจากบนลงล่างในตารางธาตุตามที่อธิบายไว้ในหัวข้อก่อนหน้านี้

ตัวอย่าง

ด้านล่างนี้เป็นรายการองค์ประกอบ: N, J, Y และ M และค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีตามลำดับΧตามมาตราส่วน Pauling:

- N : Χ = 4.0

- J : Χ = 1.5

- Y : Χ = 0.9

- M : Χ = 1.6

ในบรรดาสารประกอบต่อไปนี้ที่เกิดขึ้นกับพวกเขา:

YJ, YN, MN และ JM

ระบุตัวอักษรที่มีลักษณะไอออนิกสูงสุดและตัวที่มีลักษณะเป็นโควาเลนต์ ให้เหตุผลสำหรับคำตอบของคุณ

สารละลาย

ตามเกณฑ์ที่กำหนดโดย Pauling สารประกอบที่มีอักขระไอออนิกสูงสุดจะเป็นสารประกอบที่มีความแตกต่างมากที่สุดระหว่างอิเล็กโตรเนกาติวิตีดังนั้นจึงมีค่ามากกว่าΔ ในส่วนของมันสารประกอบที่มีความแตกต่างของพลังงานต่ำที่สุดคือสารประกอบที่มีพันธะโคเวเลนต์

จากนั้นเราจะคำนวณว่าΔมีค่าเท่าใดสำหรับแต่ละสารประกอบดังต่อไปนี้:

คอมโพสิต YJ

Δ = ² = (0.9 - 1.5) ² = 0.36

YN คอมโพสิต

Δ = ² = (0.9 - 4.0) ² = 9.61

MN คอมโพสิต

Δ = ² = (1.6 - 4.0) ² = 5.76

JM คอมโพสิต

Δ = ² = (1.5 - 1.6) ² = 0.01

จากผลลัพธ์ข้างต้นเป็นที่ชัดเจนว่าสารประกอบไอออนิกคือ YN ซึ่งมีΔ = 9.61 ในขณะที่สารประกอบโคเวเลนต์คือ JM โดยมีΔ = 0.01

อ้างอิง

1. เคมี Libretexts Pauling Electronegativity สืบค้นจาก: chem.libretexts.org.
2. IUPAC Gold Book อิเล็ก สืบค้นจาก: goldbook.iupac.org.
3. Salas-Banuet, G. ค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีที่เข้าใจผิด สืบค้นจาก: scielo.org.
4. ตำราทางวิทยาศาสตร์. อิเล็ก ดึงมาจาก: textscientificos.com.
5. Whitten, K. 2010. เคมี. 9 เอ็ดบรูคส์ / โคล การเรียนรู้ Cengage
6. วิกิพีเดีย พันธะโควาเลนต์ สืบค้นจาก: es.wikipedia.org.
7. วิกิพีเดีย พันธะไอออนิก สืบค้นจาก: es.wikipedia.org.