Elektronegatiivsuse kalkulaator - Kohesed Paulingu skaala väärtused

Elektronegatiivsuse kalkulaator

Elektronegatiivsuse kalkulaator otsib keemilise elemendi elektronegatiivsuse väärtuse Paulingu skaalal. Elektronegatiivsus näitab, kui tugevalt tõmbab aatom sideme moodustamisel teise aatomiga ühiseid elektrone enda poole. See tööriist hõlmab kõiki 118 elementi: sisestage nimi või sümbol ning see kuvab elemendi sümboli, nime ja väärtuse Paulingu skaalal lihtsal visuaalsel skaalal.

Mis on elektronegatiivsus?

Kui kaks aatomit moodustavad sideme, jagavad nad elektronpaari. Elektronegatiivsus kirjeldab, kui ebaühtlaselt seda paari jagatakse. Suure elektronegatiivsusega aatom tõmbab ühiseid elektrone rohkem enda poole. Väikese elektronegatiivsusega aatom hoiab neid lõdvemalt.

Sellist ebaühtlast jagamist nimetatakse sideme polaarsuseks. See mõjutab mitut asja:

• Sideme tugevus ja pikkus
• Molekuli polaarsus — kas aine lahustub vees või õlis
• Reaktiivsus — millised reaktsioonid tõenäoliselt toimuvad
• Füüsikalised omadused — keemistemperatuur, sulamistemperatuur, lahustuvus

Paulingu skaala

Kõige levinuma elektronegatiivsuse skaala lõi keemik Linus Pauling 1932. See ulatub ligikaudu väärtusest 0,7 väärtuseni 4,0. Selle tööriista andmetes on fluoril suurim väärtus, 3,98, ja frantsiumil väikseim, 0,70.

Pauling arvutas skaala mõõdetud sidemeenergiatest, mitte otsese füüsikalise mõõtmise põhjal. Algne võrrand on:

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

Siin on $\chi_A$ ja $\chi_B$ aatomite A ja B elektronegatiivsused, $E_{AB}$ on A–B sideme energia (ühikutes kJ/mol) ning $E_{AA}$ ja $E_{BB}$ on vastavalt A–A ja B–B sidemete energiad. Mõte on järgmine: kui A–B side on A–A ja B–B sidemete keskmisest tugevam, tuleneb lisatugevus elektronide ebaühtlasest jagamisest ning selle lisatugevuse suurus näitab elektronegatiivsuste erinevuse suurust.

See kalkulaator ei lahenda seda võrrandit. See sisaldab juba avaldatud Paulingu väärtuste tabelit ja otsib iga päringu korral sealt ühe väärtuse, nagu trükitud teatmetabelist.

Kuidas arvutada elektronegatiivsuste erinevust ja sideme tüüpi

Kahe elemendi vahel moodustuva sideme tüübi hindamiseks otsige kalkulaatorist kummagi elemendi väärtus ja lahutage suuremast arvust väiksem. Tulemus jaotatakse tavaliselt kolme vahemikku:

Need piirväärtused on laialt õpetatav rusikareegel, mitte range seadus. Tegelikud sidemed paiknevad pideval skaalal ning mõnel piirväärtuse lähedal oleval sidemel on segatunnused.

Näide. H–Cl sideme kontrollimiseks otsige kalkulaatorist „H” ja märkige selle väärtus, 2,20. Seejärel otsige „Cl” ja märkige selle väärtus, 3,16. Lahutage: 3,16 − 2,20 = 0,96. Kuna 0,96 jääb väärtuste 0,4 ja 1,7 vahele, on H–Cl side polaarne kovalentne.

Elektronegatiivsuse suundumused perioodilisustabelis

Suurema osa perioodilisustabelist hõlmavad kaks seaduspära:

• Perioodis vasakult paremale elektronegatiivsus suureneb. Aatomid saavad juurde prootoneid, säilitades samal ajal sama välise elektronkihi, mistõttu tuum tõmbab ühiseid elektrone tugevamalt.
• Rühmas ülevalt alla elektronegatiivsus väheneb. Välised elektronid paiknevad igas järgmises reas tuumast kaugemal, nõrgendades tõmmet, kuigi prootoneid on rohkem.

Tabeli ülaosas paremal paikneval fluoril on suurim väärtus. All vasakul paikneval frantsiumil on väikseim.

Enamiku metallide väärtus jääb alla 2,0 ja enamiku mittemetallide väärtus sellest kõrgemale, kuid see on ligikaudne seaduspära, mitte reegel: mõne siirdemetalli väärtus on suurem, sealhulgas kullal (2,54), plaatinal (2,28) ja roodiumil (2,28).

Kalkulaatori kasutamine

1. Sisestage sisestusväljale elemendi nimi (näiteks „Oxygen“) või sümbol (näiteks „O“).
2. Tulemus näitab elemendi sümbolit, nime ja väärtust Paulingu skaalal ning märgist visuaalsel skaalal madalast kõrgeni.
3. Valige „Copy”, et arvuline väärtus kopeerida.

Otsing töötab ka osalise teksti korral („Oxy“ leiab Oxygeni) ega arvesta suur- ja väiketähtedega („oxygen“ ja „OXYGEN“ toimivad mõlemad). Kõik andmed on salvestatud lehe enda sisse, seega toimivad otsingud pärast lehe laadimist ka internetiühenduseta.

Elemendid, mille väärtust pole loetletud

Selles kalkulaatoris kuvatakse kahekümne elemendi puhul arvu asemel „Pole saadaval“. Neli neist on väärisgaasid: heelium, neoon, argoon ja radoon. Need gaasid moodustavad harva sidemeid, sest nende välised elektronkihid on juba täidetud. Krüptoon ja ksenoon moodustavad vähese hulga tegelikke ühendeid ning nende väärtused on loetletud: 3,00 ja 2,60.

Ülejäänud kuusteist on rasked tehislikult valmistatud elemendid, alates lawrenciumist (element 103) kuni oganessonini (element 118). Need esinevad laborites vaid väga lühikest aega ja kogustes, mis on sidemeenergiate mõõtmiseks liiga väikesed, mistõttu pole nende kohta usaldusväärset elektronegatiivsuse väärtust avaldatud.

Mitmel aktiniidil, ameriitsiumist nobeliumini, on avaldatud viitetabelites sama hinnanguline väärtus 1,30. See on keemilisel sarnasusel põhinev kohatäide, mitte iga elemendi kohta eraldi mõõdetud väärtus.

Paulingu skaala ajalugu

Keemikud märkasid elektronide ebaühtlast tõmbumist juba ammu enne sellele nime andmist. 1811. aastal pakkus Jöns Jacob Berzelius välja, et aatomitel on laengud, mis mõjutavad nende ühendumist. Need varased ideed kirjeldasid nähtust seda mõõtmata.

Linus Pauling andis sellele nähtusele arvulise väärtuse oma 1932. aasta artiklis „The Nature of the Chemical Bond”, tuletades väärtused mõõdetud sidemeenergiatest. See töö aitas kaasa tema 1954. aasta Nobeli keemiaauhinnale.

Hiljem pakkusid keemikud välja teisi skaalasid: Robert Mullikeni 1934. aasta skaala, mis põhines ionisatsioonienergial ja elektronafiinsusel; 1958. aasta Allred-Rochowi skaala, mis põhines tuumalaengul ja aatomi suurusel; ning Leland Alleni 1989. aasta skaala, mis põhines spektroskoopilistel andmetel. Paulingu algne skaala on endiselt kõige laiemalt õpetatav ja viidatav.

Korduma kippuvad küsimused

Milleks kasutatakse elektronegatiivsuse kalkulaatorit? See annab kiire viite elemendi elektronegatiivsuse väärtusele Paulingu skaalal, ilma et oleks vaja trükitud perioodilisustabelit. Seda kasutatakse kodutööde, laboriaruannete ja üldise keemiainfo jaoks.

Kuidas arvutada elektronegatiivsuste erinevust? Otsige kummagi elemendi väärtus ja lahutage suuremast arvust väiksem. H ja Cl korral 3,16 − 2,20 = 0,96.

Millisel elemendil on suurim elektronegatiivsus? Fluoril, mille väärtus Paulingu skaalal on 3,98, mis on selle kalkulaatori andmetes suurim.

Millisel elemendil on väikseim elektronegatiivsus? Frantsiumil, mille väärtus on ligikaudu 0,70, mis on selle kalkulaatori andmetes väikseim.

Miks ei ole väärisgaasidel elektronegatiivsuse väärtusi? Enamik väärisgaase (heelium, neoon, argoon, radoon) moodustab harva sidemeid, mistõttu ei ole nende kohta mõtestatud väärtust mõõdetud. Krüptoon ja ksenoon on erandid: nad moodustavad väikese hulga teadaolevaid ühendeid, mistõttu on nende väärtused selles kalkulaatoris loetletud.

Mis vahe on elektronegatiivsusel ja elektronafiinsusel? Elektronegatiivsus kirjeldab, kui tugevalt tõmbab aatom elektrone juba teise aatomiga seotud olles; sellel ei ole ühikuid ja see on määratletud teiste elementide suhtes. Elektronafiinsus on energia, mis vabaneb siis, kui eraldiseisev, sidumata aatom saab elektroni; seda mõõdetakse ühikutes kJ/mol või eV. Need on omavahel seotud, kuid ei tähista sama suurust.

Kui täpsed need väärtused on? Väärtused pärinevad laialt avaldatud Paulingu skaala tabelitest. Eri teatmeallikate väärtused erinevad mõnikord mõne sajandiku võrra, mis peegeldab erinevaid mõõtmisi või arvutusmeetodeid. Õppetöös ja üldises laborikasutuses on sellel erinevusel harva tähtsust.

Viited

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. ja 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.