Elektronegativitätsrechner - Sofortige Pauling-Skala-Werte

Elektronegativitätsrechner

Ein Elektronegativitätsrechner schlägt den Elektronegativitätswert eines chemischen Elements auf der Pauling-Skala nach. Die Elektronegativität ist ein Maß dafür, wie stark ein Atom Elektronen an sich zieht, wenn es eine Bindung mit einem anderen Atom eingeht. Das Werkzeug deckt alle 118 Elemente ab: Geben Sie einen Namen oder ein Symbol ein, und es zeigt Symbol, Name und Pauling-Wert des Elements auf einer einfachen grafischen Skala an.

Was ist Elektronegativität?

Wenn zwei Atome eine Bindung bilden, teilen sie sich ein Elektronenpaar. Die Elektronegativität beschreibt, wie ungleich dieses Paar geteilt wird. Ein Atom mit hoher Elektronegativität zieht die gemeinsamen Elektronen stärker zu sich. Ein Atom mit niedriger Elektronegativität hält sie weniger stark fest.

Diese ungleiche Verteilung wird als Bindungspolarität bezeichnet. Sie beeinflusst mehrere Dinge:

• Bindungsstärke und -länge
• Molekülpolarität — ob sich ein Stoff in Wasser oder Öl löst
• Reaktivität — welche Reaktionen wahrscheinlich sind
• Physikalische Eigenschaften — Siedepunkt, Schmelzpunkt, Löslichkeit

Die Pauling-Skala

Die verbreitetste Elektronegativitätsskala wurde vom Chemiker Linus Pauling im Jahr 1932 entwickelt. Sie reicht ungefähr von 0,7 bis 4,0. In den Daten dieses Werkzeugs hat Fluor den höchsten Wert, 3,98, und Francium den niedrigsten, 0,70.

Pauling leitete die Werte aus Bindungsenergien ab, nicht aus einer direkten physikalischen Messung. Die ursprüngliche Gleichung lautet:

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

Hier sind $\chi_A$ und $\chi_B$ die Elektronegativitäten der Atome A und B, $E_{AB}$ ist die Bindungsenergie der A–B-Bindung (in kJ/mol), und $E_{AA}$ sowie $E_{BB}$ sind die Bindungsenergien der A–A- und B–B-Bindungen. Die Idee dahinter: Ist die A–B-Bindung stärker als der Mittelwert aus A–A- und B–B-Bindung, stammt die zusätzliche Stärke aus der ungleichen Verteilung der Elektronen, und das Ausmaß dieser zusätzlichen Stärke zeigt, wie groß der Elektronegativitätsunterschied ist.

Dieser Rechner verwendet diese Gleichung nicht. Er enthält eine Tabelle bereits veröffentlichter Pauling-Werte und ruft bei jeder Suche einen Wert daraus ab, ähnlich wie eine gedruckte Referenztabelle.

Elektronegativitätsunterschied und Bindungstyp berechnen

Um abzuschätzen, welche Art von Bindung zwischen zwei Elementen entsteht, schlagen Sie den Wert jedes Elements im Rechner nach und ziehen Sie dann die kleinere Zahl von der größeren ab. Eine gängige Faustregel aus Lehrbüchern ordnet das Ergebnis drei groben Bereichen zu:

Diese Grenzwerte sind eine Faustregel, kein strenges Gesetz. Andere Lehrbücher setzen die Grenze zur Ionenbindung bei etwas anderen Werten an. Reale Bindungen bilden ein kontinuierliches Spektrum, und manche Bindungen nahe einer Grenze zeigen einen gemischten Charakter.

Beispiel. Um die H–Cl-Bindung zu prüfen, suchen Sie im Rechner nach „H“ und notieren Sie den Wert 2,20. Suchen Sie dann nach „Cl“ und notieren Sie den Wert 3,16. Bilden Sie die Differenz: 3,16 − 2,20 = 0,96. Da 0,96 zwischen 0,4 und 1,8 liegt, ist die H–Cl-Bindung polar-kovalent.

Trends der Elektronegativität im Periodensystem

Für den größten Teil des Periodensystems gelten zwei Muster:

• Innerhalb einer Periode (von links nach rechts) steigt die Elektronegativität. Die Atome gewinnen Protonen hinzu, behalten aber dieselbe äußere Elektronenschale, sodass der Kern stärker an den gemeinsamen Elektronen zieht.
• Innerhalb einer Gruppe (von oben nach unten) sinkt die Elektronegativität. In jeder folgenden Zeile befinden sich die äußeren Elektronen weiter vom Kern entfernt, wodurch die Anziehung trotz der größeren Protonenzahl schwächer wird.

Fluor steht im oberen rechten Bereich des Periodensystems und hat den höchsten Wert. Francium steht unten links und hat den niedrigsten.

Die meisten Metalle liegen unter 2,0, die meisten Nichtmetalle darüber. Dies ist jedoch ein grobes Muster, keine Regel: Einige Übergangsmetalle weisen höhere Werte auf, darunter Gold (2,54), Platin (2,28) und Rhodium (2,28).

Verwendung dieses Rechners

1. Geben Sie den Namen eines Elements (zum Beispiel „Sauerstoff“) oder sein Symbol (zum Beispiel „O“) in das Eingabefeld ein.
2. Das Ergebnis zeigt das Elementsymbol, den Namen und den Wert auf der Pauling-Skala sowie eine Markierung auf einer visuellen Skala von niedrig bis hoch.
3. Wählen Sie „Kopieren“, um den Zahlenwert zu kopieren.

Die Suche funktioniert auch mit Teiltexten („Sauer“ findet Sauerstoff) und ignoriert die Groß- und Kleinschreibung („sauerstoff“ und „SAUERSTOFF“ funktionieren beide). Alle Daten sind direkt auf der Seite gespeichert, sodass die Suche nach dem Laden der Seite auch ohne Internetverbindung funktioniert.

Elemente ohne angegebenen Wert

Bei zwanzig Elementen zeigt dieser Rechner „Nicht verfügbar“ statt einer Zahl an. Vier davon sind Edelgase: Helium, Neon, Argon und Radon. Edelgase gehen nur selten Elektronenpaarbindungen ein, weil ihre äußeren Elektronenschalen bereits voll besetzt sind. Krypton und Xenon, die eine kleine Zahl echter Verbindungen bilden, haben dagegen angegebene Werte: 3,00 und 2,60.

Die übrigen sechzehn sind schwere, künstlich hergestellte Elemente von Lawrencium (Element 103) bis Oganesson (Element 118). Sie existieren nur kurz im Labor, in zu kleinen Mengen, um Bindungsenergien zu messen, daher wurde für sie kein verlässlicher Elektronegativitätswert veröffentlicht.

Mehrere Actinoide, von Americium bis Nobelium, haben in veröffentlichten Referenztabellen denselben geschätzten Wert, 1,30. Dies ist ein Platzhalter auf Grundlage chemischer Ähnlichkeit und kein für jedes Element separat gemessener Wert.

Geschichte der Pauling-Skala

Linus Pauling gab der Elektronegativität in einer Arbeit von 1932 Zahlenwerte, „The nature of the chemical bond. IV. The energy of single bonds and the relative electronegativity of atoms“. Für seine Arbeiten zur chemischen Bindung erhielt er den Nobelpreis für Chemie 1954.

Spätere Chemiker schlugen weitere Skalen vor. Die Skala von Robert Mulliken nutzt Ionisierungsenergie und Elektronenaffinität. Die Allred-Rochow-Skala nutzt Kernladung und Atomgröße. Die Skala von Leland Allen nutzt spektroskopische Daten. Paulings ursprüngliche Skala wird weiterhin am häufigsten gelehrt und zitiert.

Häufig gestellte Fragen

Wofür dient ein Elektronegativitätsrechner? Er bietet eine schnelle Referenz für den Elektronegativitätswert eines Elements auf der Pauling-Skala, ohne dass ein gedrucktes Periodensystem nötig ist. Er wird für Hausaufgaben, Laborberichte und als allgemeine Chemie-Referenz verwendet.

Wie berechne ich den Elektronegativitätsunterschied? Schlagen Sie den Wert jedes Elements nach und ziehen Sie dann die kleinere Zahl von der größeren ab. Für H und Cl gilt: 3,16 − 2,20 = 0,96.

Welches Element hat die höchste Elektronegativität? Fluor, mit 3,98 auf der Pauling-Skala, dem höchsten Wert in den Daten dieses Rechners.

Welches Element hat die niedrigste Elektronegativität? Francium, mit etwa 0,70, dem niedrigsten Wert in den Daten dieses Rechners.

Warum haben Edelgase keine Elektronegativitätswerte? Die meisten Edelgase (Helium, Neon, Argon, Radon) gehen kaum Bindungen ein, daher wurde für sie kein aussagekräftiger Wert gemessen. Krypton und Xenon sind Ausnahmen: Sie bilden eine kleine Zahl bekannter Verbindungen und haben deshalb in diesem Rechner angegebene Werte.

Was ist der Unterschied zwischen Elektronegativität und Elektronenaffinität? Die Elektronegativität beschreibt, wie stark ein Atom Elektronen anzieht, während es bereits an ein anderes Atom gebunden ist; sie hat keine Einheit und ist relativ zu anderen Elementen definiert. Die Elektronenaffinität ist die Energie, die frei wird oder aufgenommen wird, wenn ein einzelnes, ungebundenes Atom ein Elektron aufnimmt; sie wird in kJ/mol gemessen. Die Elektronenaffinität wird direkt gemessen, die Elektronegativität dagegen berechnet. Beide sind nicht dieselbe Größe.

Wie genau sind diese Werte? Die Werte stammen aus gängigen veröffentlichten Tabellen der Pauling-Skala. Verschiedene Quellen weichen manchmal um einige Hundertstel voneinander ab, was auf unterschiedliche Messungen oder Berechnungsmethoden zurückgeht. Für Kursarbeiten und den allgemeinen Laborgebrauch spielt diese Abweichung selten eine Rolle.

Referenzen

1. OpenStax. Chemistry 2e, 7.2 Covalent Bonding. Chemistry 2e: Covalent Bonding — Definition der Elektronegativität, periodische Trends, Bereiche der Bindungsarten (kleiner als 0,4, 0,4 bis 1,8, größer als 1,8), Edelgase, Elektronegativität im Vergleich zur Elektronenaffinität.
2. Oregon State University Special Collections. The nature of the chemical bond. IV. The energy of single bonds and the relative electronegativity of atoms (Pauling, J. Am. Chem. Soc. 54, 1932). Scan der Arbeit von Pauling 1932 — Paulings Elektronegativitätsskala von 1932 aus Bindungsenergien.
3. Nobel Prize Outreach. The Nobel Prize in Chemistry 1954. Nobelpreis für Chemie 1954 — verliehen an Linus Pauling für seine Forschung zur Natur der chemischen Bindung.