Elektronegativitätsrechner - Sofortige Pauling-Skala-Werte

Elektronegativitätsrechner

Ein Elektronegativitätsrechner ruft den Elektronegativitätswert eines chemischen Elements auf der Pauling-Skala ab. Die Elektronegativität ist ein Maß dafür, wie stark ein Atom bei der Bildung einer Bindung mit einem anderen Atom die gemeinsam genutzten Elektronen zu sich zieht. Dieses Werkzeug umfasst alle 118 Elemente: Geben Sie einen Namen oder ein Symbol ein, und es zeigt das Elementsymbol, den Namen und den Wert auf der Pauling-Skala in einer einfachen visuellen 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 berechnete die Skala aus gemessenen Bindungsenergien, 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, welcher Bindungstyp zwischen zwei Elementen entsteht, rufen Sie den Wert jedes Elements im Rechner auf und subtrahieren Sie die kleinere Zahl von der größeren. Das Ergebnis wird üblicherweise in drei Bereiche eingeteilt:

Diese Grenzwerte sind eine weitverbreitete Faustregel, kein strenges Gesetz. Reale Bindungen bilden ein kontinuierliches Spektrum, und einige Bindungen nahe einer Grenze weisen gemischte Eigenschaften auf.

Beispielrechnung. Um die H–Cl-Bindung zu prüfen, suchen Sie im Rechner nach „H“ und notieren den Wert 2,20. Suchen Sie dann nach „Cl“ und notieren den Wert 3,16. Subtraktion: 3,16 − 2,20 = 0,96. Da 0,96 zwischen 0,4 und 1,7 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 statt einer Zahl „Nicht verfügbar“ an. Vier davon sind Edelgase: Helium, Neon, Argon und Radon. Diese Gase bilden nur selten Bindungen, weil ihre äußeren Elektronenschalen bereits vollständig besetzt sind. Krypton und Xenon bilden tatsächlich eine kleine Zahl von Verbindungen und haben angegebene Werte: 3,00 und 2,60.

Die übrigen sechzehn Elemente sind schwere, künstlich erzeugte Elemente, beginnend mit Lawrencium (Element 103) und reichend bis Oganesson (Element 118). Sie existieren in Laboratorien nur sehr kurze Zeit und in zu kleinen Mengen, um Bindungsenergien zu messen. Daher wurde für sie kein zuverlässiger 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

Chemiker bemerkten das unterschiedliche Anziehungsverhalten von Elektronen lange bevor es dafür einen Namen gab. Im Jahr 1811 schlug Jöns Jacob Berzelius vor, dass Atome Ladungen tragen, die beeinflussen, wie sie sich verbinden. Diese frühen Vorstellungen beschrieben den Effekt, ohne ihn zu messen.

Linus Pauling gab der Idee in seiner Arbeit von 1932 mit dem Titel „The Nature of the Chemical Bond“ einen Zahlenwert und leitete die Werte aus gemessenen Bindungsenergien ab. Die Arbeit trug zu seinem 1954 verliehenen Nobelpreis für Chemie bei.

Spätere Chemiker schlugen weitere Skalen vor: die 1934 entwickelte Skala von Robert Mulliken, die auf Ionisierungsenergie und Elektronenaffinität beruht; die 1958 entwickelte Allred-Rochow-Skala, die Kernladung und Atomgröße zugrunde legt; und die 1989 entwickelte Skala von Leland Allen, die auf spektroskopischen Daten beruht. Paulings ursprüngliche Skala ist weiterhin die am weitesten verbreitete und zitierte.

Häufig gestellte Fragen

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

Wie berechnet man den Elektronegativitätsunterschied? Rufen Sie den Wert jedes Elements auf und subtrahieren Sie die kleinere Zahl von der größeren. 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 ungefähr 0,70, dem niedrigsten Wert in den Daten dieses Rechners.

Warum haben Edelgase keine Elektronegativitätswerte? Die meisten Edelgase (Helium, Neon, Argon und Radon) bilden nur selten Bindungen, 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 wird relativ zu anderen Elementen definiert. Die Elektronenaffinität ist die Energie, die frei wird, wenn ein separates, ungebundenes Atom ein Elektron aufnimmt, und wird in kJ/mol oder eV gemessen. Beide Größen korrelieren, sind aber nicht identisch.

Wie genau sind diese Werte? Die Werte stammen aus häufig veröffentlichten Tabellen zur Pauling-Skala. Verschiedene Referenzquellen weichen manchmal um wenige Hundertstel voneinander ab, was auf unterschiedliche Messungen oder Berechnungsmethoden zurückzuführen ist. Für Lehrveranstaltungen und allgemeine Laborarbeiten ist diese Abweichung selten von Bedeutung.

Referenzen

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., & Rochow, E. G. (1958). „A scale of electronegativity based on electrostatic force.“ Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, 5(4), 264–268.
4. IUPAC. Periodensystem der Elemente.