Калкулатор за електроотрицателност - Моментни стойности по скалата на Полинг

Калкулатор за електроотрицателност

Калкулаторът за електроотрицателност показва стойността на електроотрицателността на химичен елемент по скалата на Полинг. Електроотрицателността измерва колко силно атомът привлича споделените електрони към себе си, когато образува химична връзка с друг атом. Инструментът обхваща всички 118 елемента: въведете име или символ и той ще покаже символа, името и стойността на елемента по скалата на Полинг върху проста визуална скала.

Какво представлява електроотрицателността?

Когато два атома образуват връзка, те споделят двойка електрони. Електроотрицателността описва колко неравномерно се споделя тази двойка. Атом с висока електроотрицателност привлича споделените електрони по-близо до себе си. Атом с ниска електроотрицателност ги задържа по-слабо.

Това неравномерно споделяне се нарича полярност на връзката. То влияе върху няколко неща:

• Якост и дължина на връзката
• Полярност на молекулата — дали дадено вещество се разтваря във вода или в масло
• Реактивност — кои реакции са вероятни
• Физични свойства — температура на кипене, температура на топене, разтворимост

Скалата на Полинг

Най-разпространената скала за електроотрицателност е създадена от химика Лайнъс Полинг през 1932 г. Тя се простира приблизително от 0,7 до 4,0. В данните на този инструмент флуорът има най-високата стойност — 3,98, а францият — най-ниската, 0,70.

Полинг изчислява скалата от измерени енергии на връзките, а не чрез пряко физично измерване. Оригиналното уравнение е:

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

Тук $\chi_A$ и $\chi_B$ са електроотрицателностите на атомите A и B, $E_{AB}$ е енергията на връзката A–B (в kJ/mol), а $E_{AA}$ и $E_{BB}$ са енергиите на връзките A–A и B–B. Идеята е следната: ако връзката A–B е по-здрава от средната стойност на A–A и B–B, допълнителната здравина се дължи на неравномерното споделяне на електроните, а размерът на тази допълнителна здравина показва колко голяма е разликата в електроотрицателността.

Този калкулатор не изпълнява това уравнение. Той съхранява таблица с вече публикувани стойности по Полинг и извлича стойността при всяко търсене, както би направила печатна справочна таблица.

Как се изчисляват разликата в електроотрицателността и видът на връзката

За да се оцени какъв вид връзка се образува между два елемента, намерете стойността на всеки елемент в калкулатора и извадете по-малкото число от по-голямото. Резултатът обикновено се разделя в три диапазона:

Тези граници са широко преподавано практическо правило, а не строг закон. Реалните връзки образуват непрекъснат спектър и някои връзки близо до границата имат смесен характер.

Примерно изчисление. За да проверите връзката H–Cl, потърсете „H“ в калкулатора и запишете стойността му — 2,20. След това потърсете „Cl“ и запишете стойността му — 3,16. Извадете: 3,16 − 2,20 = 0,96. Тъй като 0,96 е между 0,4 и 1,7, връзката H–Cl е полярна ковалентна.

Тенденции на електроотрицателността в периодичната таблица

По-голямата част от периодичната таблица се описва с два модела:

• В рамките на период (отляво надясно) електроотрицателността се увеличава. Атомите придобиват протони, като запазват същия външен електронен слой, така че ядрото привлича по-силно споделените електрони.
• При движение надолу по група (отгоре надолу) електроотрицателността намалява. Във всеки следващ ред външните електрони се намират по-далеч от ядрото, което отслабва привличането, въпреки че протоните са повече.

Флуорът, разположен в горния десен ъгъл на таблицата, има най-високата стойност. Францият, разположен в долния ляв ъгъл, има най-ниската.

Повечето метали имат стойност под 2,0, а повечето неметали — над нея, но това е приблизителна тенденция, а не правило: някои преходни метали имат по-високи стойности, включително златото (2,54), платината (2,28) и родият (2,28).

Как се използва този калкулатор

1. Въведете името на елемента (например „Oxygen“) или символа му (например „O“) в полето за въвеждане.
2. Резултатът показва символа, името и стойността на елемента по скалата на Полинг, както и маркер върху визуална скала от ниска до висока стойност.
3. Изберете „Copy“, за да копирате числовата стойност.

Търсенето работи и с частичен текст („Oxy“ намира Oxygen) и не зависи от главни и малки букви („oxygen“ и „OXYGEN“ дават един и същ резултат). Всички данни се съхраняват в самата страница, така че търсенето продължава да работи без интернет връзка, след като страницата бъде заредена.

Елементи без посочена стойност

Двадесет елемента в този калкулатор показват „Not Available“ вместо число. Четири от тях са благородни газове: хелий, неон, аргон и радон. Тези газове рядко образуват връзки, защото външните им електронни слоеве вече са запълнени. Криптонът и ксенонът образуват малък брой реални съединения и имат посочени стойности: 3,00 и 2,60.

Другите шестнадесет са тежки, синтетично получени елементи, започващи с лавренций (елемент 103) и стигащи до оганесон (елемент 118). Те съществуват само за кратко в лаборатории и в количества, твърде малки за измерване на енергиите на връзките, затова за тях не е публикувана надеждна стойност на електроотрицателността.

Няколко актинида, от америций до нобелий, имат една и съща оценена стойност, 1,30, в публикуваните справочни таблици. Това е условна стойност, основана на химично сходство, а не отделно измерена стойност за всеки елемент.

История на скалата на Полинг

Химиците забелязали неравномерното привличане на електрони много преди то да получи име. През 1811 г. Йонс Якоб Берцелиус предположил, че атомите носят заряди, които влияят върху начина, по който се свързват. Тези ранни идеи описвали явлението, без да го измерват.

Лайнъс Полинг дал числено изражение на идеята в своя статия от 1932 г. „Природата на химичната връзка“, като извел стойностите от измерени енергии на връзките. Тази работа допринесла за присъждането на Нобеловата му награда за химия през 1954 г.

По-късно химиците предложили други скали: скалата на Робърт Мъликан от 1934 г., основана на йонизационната енергия и електронното сродство; скалата на Олред–Рохов от 1958 г., основана на ядрения заряд и атомния размер; и скалата на Лиланд Алън от 1989 г., основана на спектроскопски данни. Оригиналната скала на Полинг остава най-преподаваната и най-често цитирана.

Често задавани въпроси

За какво се използва калкулаторът за електроотрицателност? Той предоставя бърза справка за стойността на електроотрицателността на даден елемент по скалата на Полинг, без да е необходима печатна периодична таблица. Използва се за домашни работи, лабораторни отчети и общи справки по химия.

Как се изчислява разликата в електроотрицателността? Намерете стойността на всеки елемент и извадете по-малкото число от по-голямото. За H и Cl: 3,16 − 2,20 = 0,96.

Кой елемент има най-висока електроотрицателност? Флуорът, със стойност 3,98 по скалата на Полинг, е елементът с най-висока стойност в данните на този калкулатор.

Кой елемент има най-ниска електроотрицателност? Францият, със стойност около 0,70, има най-ниската стойност в данните на този калкулатор.

Защо благородните газове нямат стойности на електроотрицателност? Повечето благородни газове (хелий, неон, аргон, радон) рядко образуват връзки, така че за тях не е измерена смислена стойност. Криптонът и ксенонът са изключения: те образуват малък брой известни съединения и затова имат посочени стойности в този калкулатор.

Каква е разликата между електроотрицателност и електронно сродство? Електроотрицателността описва колко силно атомът привлича електрони, когато вече е свързан с друг атом; тя няма мерни единици и се определя спрямо други елементи. Електронното сродство е енергията, която се отделя, когато отделен, несвързан атом придобие електрон, и се измерва в kJ/mol или eV. Двете величини са свързани, но не са еднакви.

Колко точни са тези стойности? Стойностите са взети от широко публикувани таблици по скалата на Полинг. Различните справочни източници понякога се разминават с няколко стотни, което отразява различни измервания или методи на изчисление. За учебни цели и обща лабораторна работа тази разлика рядко е от значение.

Източници

1. Полинг, Л. (1932). „Природата на химичната връзка. IV.“ Списание на Американското химично дружество, 54(9), 3570–3582.
2. Мъликан, Р. С. (1934). „A New Electroaffinity Scale.“ The Journal of Chemical Physics, 2(11), 782–793.
3. Олред, А. Л. и Рохов, Е. Г. (1958). „Скала на електроотрицателността, основана на електростатичната сила.“ Списание по неорганична и ядрена химия, 5(4), 264–268.
4. IUPAC. Периодична таблица на елементите.