حاسبة السالبية الكهربائية - قيم مقياس باولينج الفورية

حاسبة السالبية الكهربائية

تبحث حاسبة السالبية الكهربائية عن قيمة السالبية الكهربائية لعنصر كيميائي على مقياس باولنغ. السالبية الكهربائية مقياس لمدى قوة جذب الذرة للإلكترونات المشتركة نحوها عند تكوين رابطة مع ذرة أخرى. تغطي هذه الأداة جميع العناصر وعددها 118: اكتب الاسم أو الرمز، وستعرض رمز العنصر واسمه وقيمته على مقياس باولنغ بصري مبسط.

ما السالبية الكهربائية؟

عندما تكوّن ذرتان رابطة، فإنهما تتشاركان زوجًا من الإلكترونات. تصف السالبية الكهربائية مدى عدم تساوي مشاركة هذا الزوج. تجذب الذرة ذات السالبية الكهربائية المرتفعة الإلكترونات المشتركة نحوها بدرجة أكبر. أما الذرة ذات السالبية الكهربائية المنخفضة فتمسك بها بقدر أقل.

تُسمى هذه المشاركة غير المتساوية قطبية الرابطة. وهي تؤثر في عدة أمور:

• قوة الرابطة وطولها
• قطبية الجزيء — أي ما إذا كانت المادة تذوب في الماء أو الزيت
• التفاعلية — أي التفاعلات المحتملة
• الخواص الفيزيائية — درجة الغليان ودرجة الانصهار وقابلية الذوبان

مقياس باولنغ

وضع الكيميائي لينوس باولنغ مقياس السالبية الكهربائية الأكثر شيوعًا في 1932. ويمتد تقريبًا من 0.7 إلى 4.0. في بيانات هذه الأداة، يملك الفلور أعلى قيمة، وهي 3.98، بينما يملك الفرانسيوم أدنى قيمة، وهي 0.70.

حسب باولنغ المقياس انطلاقًا من طاقات الروابط المقاسة، لا من قياس فيزيائي مباشر. والمعادلة الأصلية هي:

$\chi_A - \chi_B = 0.102\sqrt{E_{AB} - \frac{E_{AA} + E_{BB}}{2}}$

هنا، $\chi_A$ و$\chi_B$ هما سالبيتا الذرتين A وB الكهربائيتان، و$E_{AB}$ هي طاقة رابطة A–B (بوحدة kJ/mol)، بينما $E_{AA}$ و$E_{BB}$ هما طاقتا رابطتي A–A وB–B. والفكرة هي أنه إذا كانت رابطة A–B أقوى من متوسط رابطتي A–A وB–B، فإن القوة الإضافية ناتجة عن المشاركة غير المتساوية للإلكترونات، ويبين مقدار هذه القوة الإضافية حجم الفارق في السالبية الكهربائية.

لا تُجري هذه الحاسبة تلك المعادلة. فهي تخزّن جدولًا بقيم باولنغ المنشورة مسبقًا، وتبحث عن قيمة لكل استعلام، كما يفعل جدول مرجعي مطبوع.

كيفية حساب فرق السالبية الكهربائية ونوع الرابطة

لتقدير نوع الرابطة التي تتكوّن بين عنصرين، ابحث عن قيمة كل عنصر في الحاسبة، ثم اطرح العدد الأصغر من العدد الأكبر. وتُصنَّف النتيجة عادةً ضمن ثلاثة نطاقات:

هذه الحدود قاعدة تقريبية شائعة التدريس، وليست قانونًا صارمًا. فالروابط الحقيقية تقع ضمن طيف متصل، وتُظهر بعض الروابط القريبة من الحد صفات مختلطة.

مثال محلول. للتحقق من رابطة H–Cl، ابحث عن "H" في الحاسبة وسجّل قيمتها، 2.20. ثم ابحث عن "Cl" وسجّل قيمتها، 3.16. اطرح: 3.16 − 2.20 = 0.96. وبما أن 0.96 تقع بين 0.4 و1.7، فإن رابطة H–Cl تساهمية قطبية.

اتجاهات السالبية الكهربائية في الجدول الدوري

يفسر نمطان معظم أجزاء الجدول الدوري:

• تزداد السالبية الكهربائية عبر الدورة، من اليسار إلى اليمين. تكتسب الذرات بروتونات مع الحفاظ على غلاف الإلكترونات الخارجي نفسه، لذلك تجذب النواة الإلكترونات المشتركة بقوة أكبر.
• تنخفض السالبية الكهربائية نزولًا في المجموعة، من أعلى إلى أسفل. تقع الإلكترونات الخارجية على مسافة أبعد من النواة في كل صف تالٍ، مما يضعف التجاذب رغم زيادة عدد البروتونات.

يملك الفلور، الموجود في أعلى يمين الجدول، أعلى قيمة. أما الفرانسيوم، الموجود في أسفل اليسار، فيملك أدنى قيمة.

تقل سالبية معظم الفلزات عن 2.0، بينما تتجاوزها سالبية معظم اللافلزات، لكن هذا نمط تقريبي وليس قاعدة؛ فبعض الفلزات الانتقالية لها قيم أعلى، ومنها الذهب (2.54) والبلاتين (2.28) والروديوم (2.28).

كيفية استخدام هذه الحاسبة

1. اكتب اسم العنصر (مثل "Oxygen") أو رمزه (مثل "O") في حقل الإدخال.
2. تعرض النتيجة رمز العنصر واسمه وقيمته على مقياس باولنغ، إضافةً إلى مؤشر على مقياس بصري يمتد من القيم المنخفضة إلى المرتفعة.
3. اختر "Copy" لنسخ القيمة العددية.

يعمل البحث بالنص الجزئي ("Oxy" يعثر على Oxygen) ويتجاهل حالة الأحرف ("oxygen" و"OXYGEN" يعملان معًا). تُخزَّن جميع البيانات في الصفحة نفسها، لذلك تستمر عمليات البحث في العمل دون اتصال بالإنترنت بعد تحميل الصفحة.

عناصر لا توجد لها قيمة مدرجة

تعرض هذه الحاسبة عبارة "Not Available" بدلًا من رقم لعشرين عنصرًا. أربعة منها غازات نبيلة: الهيليوم والنيون والأرجون والرادون. نادرًا ما تكوّن هذه الغازات روابط، لأن أغلفتها الإلكترونية الخارجية ممتلئة بالفعل. أما الكريبتون والزينون فيكوّنان عددًا قليلًا من المركبات الحقيقية، ولهما قيم مدرجة: 3.00 و2.60.

أما العناصر الستة عشر الأخرى فهي عناصر ثقيلة من صنع الإنسان، تبدأ باللورنسيوم (العنصر 103) وتمتد إلى الأوغانيسون (العنصر 118). ولا توجد هذه العناصر إلا لفترات وجيزة في المختبرات، وبكميات صغيرة جدًا لا تسمح بقياس طاقات الروابط، لذلك لم تُنشر لها قيمة موثوقة للسالبية الكهربائية.

تشترك عدة أكتينيدات، من الأمريسيوم إلى النوبليوم، في القيمة التقديرية نفسها، 1.30، في الجداول المرجعية المنشورة. وهذه قيمة مؤقتة تستند إلى التشابه الكيميائي، وليست قيمة مقاسة بصورة مستقلة لكل عنصر.

تاريخ مقياس باولنغ

لاحظ الكيميائيون سلوك جذب الإلكترونات غير المتساوي قبل وقت طويل من إطلاق اسم عليه. ففي 1811، اقترح يونس ياكوب برزيليوس أن الذرات تحمل شحنات تؤثر في كيفية اتحادها. وصفت هذه الأفكار المبكرة التأثير من دون قياسه.

حوّل لينوس باولنغ الفكرة إلى رقم في بحثه الصادر عام 1932 بعنوان "The Nature of the Chemical Bond"، إذ اشتق القيم من طاقات الروابط المقاسة. وأسهم هذا العمل في حصوله على 1954 جائزة نوبل في الكيمياء.

اقترح الكيميائيون لاحقًا مقاييس أخرى: مقياس روبرت موليكن لعام 1934، المستند إلى طاقة التأين والألفة الإلكترونية؛ ومقياس ألريد–روشو لعام 1958، المستند إلى الشحنة النووية والحجم الذري؛ ومقياس ليلاند ألن لعام 1989، المستند إلى البيانات الطيفية. ولا يزال مقياس باولنغ الأصلي الأكثر تدريسًا واستشهادًا.

الأسئلة الشائعة

فيما تُستخدم حاسبة السالبية الكهربائية؟ توفر مرجعًا سريعًا لقيمة سالبية عنصر كهربائيًا على مقياس باولنغ، من دون الحاجة إلى جدول دوري مطبوع. ويستخدمها الناس في الواجبات المنزلية وتقارير المختبرات والرجوع العام إلى معلومات الكيمياء.

كيف أحسب فرق السالبية الكهربائية؟ ابحث عن قيمة كل عنصر، ثم اطرح العدد الأصغر من العدد الأكبر. بالنسبة إلى H وCl، 3.16 − 2.20 = 0.96.

أي عنصر يملك أعلى سالبية كهربائية؟ الفلور، بقيمة 3.98 على مقياس باولنغ، وهي أعلى قيمة في بيانات هذه الحاسبة.

أي عنصر يملك أدنى سالبية كهربائية؟ الفرانسيوم، بقيمة تقارب 0.70، وهي أدنى قيمة في بيانات هذه الحاسبة.

لماذا لا تملك الغازات النبيلة قيمًا للسالبية الكهربائية؟ نادرًا ما تكوّن معظم الغازات النبيلة (الهيليوم والنيون والأرجون والرادون) روابط، لذلك لم تُقَس لها قيمة ذات معنى. أما الكريبتون والزينون فاستثناءان؛ إذ يكوّنان عددًا قليلًا من المركبات المعروفة، ولذلك توجد لهما قيم مدرجة في هذه الحاسبة.

ما الفرق بين السالبية الكهربائية والألفة الإلكترونية؟ تصف السالبية الكهربائية مدى قوة جذب الذرة للإلكترونات عندما تكون مرتبطة أصلًا بذرة أخرى؛ ولا وحدة لها، وتُعرَّف نسبةً إلى عناصر أخرى. أما الألفة الإلكترونية فهي الطاقة المنطلقة عندما تكتسب ذرة منفردة غير مرتبطة إلكترونًا، وتُقاس بوحدة kJ/mol أو eV. وترتبط الكميتان ببعضهما، لكنهما ليستا الكمية نفسها.

ما مدى دقة هذه القيم؟ تأتي القيم من جداول مقياس باولنغ المنشورة على نطاق واسع. وتختلف بعض المصادر المرجعية أحيانًا ببضع أجزاء من المئة، مما يعكس اختلاف القياسات أو طرق الحساب. وبالنسبة إلى المقررات الدراسية والاستخدامات المختبرية العامة، نادرًا ما يكون لهذا الاختلاف أهمية.

المراجع

1. باولنغ، ل. (1932). "The Nature of the Chemical Bond. IV." Journal of the American Chemical Society، 54(9)، 3570–3582.
2. موليكن، ر. س. (1934). "A New Electroaffinity Scale." The Journal of Chemical Physics، 2(11)، 782–793.
3. ألريد، أ. ل.، وروشو، إ. ج. (1958). "A scale of electronegativity based on electrostatic force." Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry، 5(4)، 264–268.
4. الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC). الجدول الدوري للعناصر.