Calculadora d'electronegativitat - Valors instantanis de l'Escala de Pauling

Calculadora d’electronegativitat

Una calculadora d’electronegativitat consulta el valor d’electronegativitat d’un element químic a l’escala de Pauling. L’electronegativitat mesura amb quina intensitat un àtom atrau cap a si els electrons compartits quan forma un enllaç amb un altre àtom. Aquesta eina inclou els 118 elements: escriu-ne el nom o el símbol i mostra el símbol, el nom i el valor a l’escala de Pauling en una escala visual senzilla.

Què és l’electronegativitat?

Quan dos àtoms formen un enllaç, comparteixen un parell d’electrons. L’electronegativitat descriu fins a quin punt aquest parell es comparteix de manera desigual. Un àtom amb una electronegativitat alta atrau els electrons compartits més a prop seu. Un àtom amb una electronegativitat baixa els reté de manera més feble.

Aquesta compartició desigual s’anomena polaritat de l’enllaç. Afecta diversos aspectes:

• Força i longitud de l’enllaç
• Polaritat molecular — si una substància es dissol en aigua o en oli
• Reactivitat — quines reaccions són probables
• Propietats físiques — punt d’ebullició, punt de fusió i solubilitat

L’escala de Pauling

L’escala d’electronegativitat més utilitzada la va crear el químic Linus Pauling l’any 1932. Va aproximadament de 0,7 a 4,0. En les dades d’aquesta eina, el fluor té el valor més alt, 3,98, i el franci, el més baix, 0,70.

Pauling va calcular l’escala a partir d’energies d’enllaç mesurades, no pas d’una mesura física directa. L’equació original és:

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

Aquí, $\chi_A$ i $\chi_B$ són les electronegativitats dels àtoms A i B, $E_{AB}$ és l’energia de l’enllaç A–B (en kJ/mol), i $E_{AA}$ i $E_{BB}$ són les energies dels enllaços A–A i B–B. La idea és que, si l’enllaç A–B és més fort que la mitjana dels enllaços A–A i B–B, aquesta força addicional prové de la compartició desigual dels electrons, i la magnitud d’aquesta força addicional indica la mida de la diferència d’electronegativitat.

Aquesta calculadora no executa aquesta equació. Emmagatzema una taula de valors de Pauling publicats prèviament i en consulta un per cada cerca, com faria una taula de referència impresa.

Com calcular la diferència d’electronegativitat i el tipus d’enllaç

Per estimar quin tipus d’enllaç es forma entre dos elements, consulta el valor de cada element a la calculadora i resta el nombre més petit del més gran. El resultat se sol classificar en tres intervals:

Aquests llindars són una regla pràctica molt ensenyada, no una llei estricta. Els enllaços reals formen un espectre continu, i alguns enllaços propers a un límit presenten un caràcter mixt.

Exemple resolt. Per comprovar l’enllaç H–Cl, cerca «H» a la calculadora i anota’n el valor, 2,20. Després cerca «Cl» i anota’n el valor, 3,16. Resta: 3,16 − 2,20 = 0,96. Com que 0,96 es troba entre 0,4 i 1,7, l’enllaç H–Cl és covalent polar.

Tendències de l’electronegativitat a la taula periòdica

Dos patrons cobreixen la major part de la taula periòdica:

• Al llarg d’un període (d’esquerra a dreta), l’electronegativitat augmenta. Els àtoms guanyen protons mentre mantenen la mateixa capa electrònica externa, de manera que el nucli atrau amb més força els electrons compartits.
• Baixant per un grup (de dalt a baix), l’electronegativitat disminueix. Els electrons externs se situen més lluny del nucli a cada fila successiva, cosa que afebleix l’atracció tot i que hi ha més protons.

El fluor, situat a la part superior dreta de la taula, té el valor més alt. El franci, situat a la part inferior esquerra, té el més baix.

La majoria dels metalls se situen per sota de 2,0, i la majoria dels no-metalls, per sobre, però és un patró aproximat, no una regla: alguns metalls de transició tenen valors més alts, com l’or (2,54), el platí (2,28) i el rodi (2,28).

Com s’utilitza aquesta calculadora

1. Escriu el nom d’un element (per exemple, «Oxygen») o el seu símbol (per exemple, «O») al camp d’entrada.
2. El resultat mostra el símbol, el nom i el valor a l’escala de Pauling de l’element, a més d’un marcador en una escala visual de baix a alt.
3. Selecciona «Copy» per copiar el valor numèric.

La cerca funciona amb text parcial («Oxy» troba Oxygen) i no distingeix entre majúscules i minúscules («oxygen» i «OXYGEN» funcionen igual). Totes les dades estan emmagatzemades a la mateixa pàgina, de manera que les cerques continuen funcionant sense connexió a Internet un cop s’ha carregat la pàgina.

Elements sense cap valor indicat

Vint elements d’aquesta calculadora mostren «Not Available» en lloc d’un nombre. Quatre són gasos nobles: heli, neó, argó i radó. Aquests gasos rarament formen enllaços, perquè les seves capes d’electrons més externes ja són plenes. El criptó i el xenó sí que formen un nombre reduït de compostos reals, i tenen valors indicats: 3,00 i 2,60.

Els altres setze són elements pesants fabricats per l’ésser humà, des del lawrenci (element 103) fins a l’oganessó (element 118). Només existeixen breument en laboratoris i en quantitats massa petites per mesurar-ne les energies d’enllaç, de manera que no se n’ha publicat cap valor d’electronegativitat fiable.

Diversos actínids, de l’americi al nobeli, comparteixen el mateix valor estimat, 1,30, en les taules de referència publicades. És un valor provisional basat en la semblança química, no una xifra mesurada separadament per a cada element.

Història de l’escala de Pauling

Els químics van observar el comportament desigual d’atracció dels electrons molt abans que tingués un nom. L’any 1811, Jöns Jacob Berzelius va proposar que els àtoms porten càrregues que afecten la manera com es combinen. Aquestes primeres idees descrivien l’efecte sense mesurar-lo.

Linus Pauling va donar una xifra a aquesta idea en el seu article de 1932, «The Nature of the Chemical Bond», en què va derivar els valors a partir d’energies d’enllaç mesurades. Aquest treball va contribuir al seu Premi Nobel de Química de 1954.

Posteriorment, altres químics van proposar escales diferents: l’escala de Robert Mulliken de 1934, basada en l’energia d’ionització i l’afinitat electrònica; l’escala d’Allred-Rochow de 1958, basada en la càrrega nuclear i la mida atòmica; i l’escala de Leland Allen de 1989, basada en dades espectroscòpiques. L’escala original de Pauling continua sent la més ensenyada i citada.

Preguntes més freqüents

Per a què serveix una calculadora d’electronegativitat? Proporciona una referència ràpida del valor d’electronegativitat d’un element a l’escala de Pauling, sense necessitat d’una taula periòdica impresa. S’utilitza per als deures, els informes de laboratori i la consulta general de química.

Com calculo la diferència d’electronegativitat? Consulta el valor de cada element i resta el nombre més petit del més gran. Per a H i Cl, 3,16 − 2,20 = 0,96.

Quin element té l’electronegativitat més alta? El fluor, amb 3,98 a l’escala de Pauling, és el valor més alt de les dades d’aquesta calculadora.

Quin element té l’electronegativitat més baixa? El franci, amb aproximadament 0,70, té el valor més baix de les dades d’aquesta calculadora.

Per què els gasos nobles no tenen valors d’electronegativitat? La majoria dels gasos nobles (heli, neó, argó i radó) rarament formen enllaços, de manera que no se n’ha mesurat cap valor significatiu. El criptó i el xenó en són excepcions: formen un nombre reduït de compostos coneguts i, per tant, tenen valors indicats en aquesta calculadora.

Quina diferència hi ha entre l’electronegativitat i l’afinitat electrònica? L’electronegativitat descriu amb quina intensitat un àtom atrau electrons mentre ja està enllaçat amb un altre àtom; no té unitats i es defineix en relació amb altres elements. L’afinitat electrònica és l’energia alliberada quan un àtom separat i no enllaçat guanya un electró, mesurada en kJ/mol o eV. Estan correlacionades, però no són la mateixa magnitud.

Quina precisió tenen aquests valors? Els valors provenen de taules de l’escala de Pauling publicades habitualment. Les diferents fonts de referència de vegades difereixen en unes quantes centèsimes, fet que reflecteix diferències en les mesures o en els mètodes de càlcul. Per als treballs acadèmics i l’ús general al laboratori, aquesta variació rarament és important.

Referències

1. Pauling, L. (1932). «The Nature of the Chemical Bond. IV.» Journal of the American Chemical Society, 54(9), 3570–3582.
2. Mulliken, R. S. (1934). «A New Electroaffinity Scale.» The Journal of Chemical Physics, 2(11), 782–793.
3. Allred, A. L., i Rochow, E. G. (1958). «A scale of electronegativity based on electrostatic force.» Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, 5(4), 264–268.
4. IUPAC. Periodic Table of Elements.