Elektronegatiivisuuslaskuri - Välittömät Pauling-asteikon arvot

Elektronegatiivisuuslaskin

Elektronegatiivisuuslaskin hakee kemiallisen alkuaineen elektronegatiivisuusarvon Paulingin asteikolla. Elektronegatiivisuus kuvaa sitä, kuinka voimakkaasti atomi vetää jaettuja elektroneja puoleensa muodostaessaan sidoksen toisen atomin kanssa. Tämä työkalu kattaa kaikki 118 alkuainetta: kirjoita nimi tai kemiallinen merkki, niin se näyttää alkuaineen kemiallisen merkin, nimen ja Paulingin asteikon arvon selkeällä visuaalisella asteikolla.

Mitä elektronegatiivisuus on?

Kun kaksi atomia muodostaa sidoksen, ne jakavat elektroniparin. Elektronegatiivisuus kuvaa sitä, kuinka epätasaisesti pari jakautuu. Elektronegatiivisuudeltaan suuri atomi vetää jaettuja elektroneja lähemmäs itseään. Elektronegatiivisuudeltaan pieni atomi pitää niistä löyhemmin kiinni.

Tätä epätasaista jakautumista kutsutaan sidoksen polaarisuudeksi. Se vaikuttaa useisiin asioihin:

• Sidoksen lujuus ja pituus
• Molekyylin polaarisuus — liukeneeko aine veteen vai öljyyn
• Reaktiivisuus — mitkä reaktiot ovat todennäköisiä
• Fysikaaliset ominaisuudet — kiehumispiste, sulamispiste, liukoisuus

Paulingin asteikko

Yleisimmän elektronegatiivisuusasteikon loi kemisti Linus Pauling vuonna 1932. Asteikko ulottuu noin arvosta 0,7 arvoon 4,0. Tämän työkalun tiedoissa fluorilla on suurin arvo, 3,98, ja frankiumilla pienin, 0,70.

Pauling laski asteikon mitattujen sidosenergioiden perusteella, ei suoran fysikaalisen mittauksen avulla. Alkuperäinen yhtälö on:

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

Tässä $\chi_A$ ja $\chi_B$ ovat atomien A ja B elektronegatiivisuudet, $E_{AB}$ on A–B-sidoksen sidosenergia (kJ/mol), ja $E_{AA}$ sekä $E_{BB}$ ovat A–A- ja B–B-sidosten sidosenergiat. Ajatuksena on, että jos A–B-sidos on vahvempi kuin A–A- ja B–B-sidosten keskiarvo, ylimääräinen lujuus johtuu elektronien epätasaisesta jakamisesta, ja sen suuruus osoittaa elektronegatiivisuuseron suuruuden.

Tämä laskin ei ratkaise kyseistä yhtälöä. Se sisältää taulukon valmiiksi julkaistuista Paulingin arvoista ja hakee yhden arvon kutakin hakua varten painetun viitetaulukon tapaan.

Elektronegatiivisuuseron ja sidostyypin laskeminen

Kun haluat arvioida, millainen sidos kahden alkuaineen välille muodostuu, hae kummankin alkuaineen arvo laskimella ja vähennä pienempi luku suuremmasta. Tulos jaetaan yleensä kolmeen alueeseen:

Nämä raja-arvot ovat yleisesti opetettu nyrkkisääntö, eivät ehdoton laki. Todelliset sidokset sijoittuvat jatkuvalle asteikolle, ja joillakin rajan lähellä olevilla sidoksilla on sekalaisia ominaisuuksia.

Esimerkkilasku. Tarkista H–Cl-sidos hakemalla laskimella ”H” ja merkitse sen arvoksi 2,20. Hae sitten ”Cl” ja merkitse sen arvoksi 3,16. Vähennä: 3,16 − 2,20 = 0,96. Koska 0,96 on välillä 0,4–1,7, H–Cl-sidos on polaarinen kovalenttinen sidos.

Elektronegatiivisuuden trendit jaksollisessa järjestelmässä

Suurimman osan jaksollisesta järjestelmästä kattavat kaksi kehityssuuntaa:

• Jaksossa vasemmalta oikealle elektronegatiivisuus kasvaa. Atomit saavat protoneja samalla, kun uloin elektronikuori pysyy samana, joten ydin vetää jaettuja elektroneja voimakkaammin.
• Ryhmää alaspäin mentäessä elektronegatiivisuus pienenee. Uloimmat elektronit ovat kullakin seuraavalla rivillä kauempana ytimestä, mikä heikentää vetovoimaa, vaikka protoneja on enemmän.

Jaksollisen järjestelmän oikeassa yläkulmassa olevalla fluorilla on suurin arvo. Vasemmassa alakulmassa olevalla frankiumilla on pienin.

Useimpien metallien arvo on alle 2,0 ja useimpien epämetallien sen yläpuolella, mutta kyseessä on karkea suuntaus, ei sääntö: joidenkin siirtymämetallien arvot ovat suurempia, kuten kullalla (2,54), platinalla (2,28) ja rodiumilla (2,28).

Laskurin käyttö

1. Kirjoita syöttökenttään alkuaineen nimi (esimerkiksi ”Oxygen”) tai kemiallinen merkki (esimerkiksi ”O”).
2. Tulos näyttää alkuaineen kemiallisen merkin, nimen ja Paulingin asteikon arvon sekä osoittimen matalasta korkeaan ulottuvalla visuaalisella asteikolla.
3. Valitse ”Copy”, jos haluat kopioida lukuarvon.

Haku toimii myös osittaisella tekstillä (”Oxy” löytää hapen), eikä kirjainkoolla ole merkitystä (sekä ”oxygen” että ”OXYGEN” toimivat). Kaikki tiedot on tallennettu itse sivulle, joten haut toimivat ilman internetyhteyttä sen jälkeen, kun sivu on latautunut.

Alkuaineet, joille ei ole ilmoitettu arvoa

Tämän laskimen kahdenkymmenen alkuaineen kohdalla näkyy luvun sijaan ”Not Available”. Neljä niistä on jalokaasuja: helium, neon, argon ja radon. Nämä kaasut muodostavat harvoin sidoksia, koska niiden uloimmat elektronikuoret ovat jo täysiä. Krypton ja ksenon muodostavat joitakin todellisia yhdisteitä, ja niille on ilmoitettu arvot: 3,00 ja 2,60.

Loput kuusitoista ovat raskaita, ihmisen valmistamia alkuaineita, alkaen lawrenciumista (alkuaine 103) ja päättyen oganessoniin (alkuaine 118). Niitä esiintyy laboratorioissa vain lyhyen aikaa ja niin pieninä määrinä, ettei sidosenergioita voida mitata, joten niille ei ole julkaistu luotettavaa elektronegatiivisuusarvoa.

Useilla aktinideilla amerikiumista nobeliumiin on julkaistuissa viitetaulukoissa sama arvioitu arvo, 1,30. Se on kemialliseen samankaltaisuuteen perustuva korvaava arvo, ei kullekin alkuaineelle erikseen mitattu luku.

Paulingin asteikon historia

Kemistit havaitsivat elektronien epätasaisen vetäytymisen jo kauan ennen kuin ilmiölle annettiin nimi. Vuonna 1811 Jöns Jacob Berzelius esitti, että atomit kantavat varauksia, jotka vaikuttavat siihen, miten ne yhdistyvät. Nämä varhaiset ajatukset kuvasivat ilmiötä mittaamatta sitä.

Linus Pauling antoi ajatukselle lukuarvon vuonna 1932 julkaisemassaan artikkelissa ”The Nature of the Chemical Bond”, jossa hän johti arvot mitatuista sidosenergioista. Työ vaikutti hänen 1954 kemian Nobel-palkintonsa myöntämiseen.

Myöhemmin kemistit ehdottivat muita asteikkoja: Robert Mullikenin 1934 asteikko, joka perustuu ionisaatioenergiaan ja elektroniaffiniteettiin; 1958 julkaistu Allred–Rochow'n asteikko, joka perustuu ydinvaraukseen ja atomikokoon; sekä Leland Allenin 1989 asteikko, joka perustuu spektroskooppisiin tietoihin. Paulingin alkuperäinen asteikko on edelleen laajimmin opetettu ja siteerattu.

Usein kysyttyä

Mihin elektronegatiivisuuslaskinta käytetään? Se tarjoaa nopean viitteen alkuaineen elektronegatiivisuusarvoon Paulingin asteikolla ilman painettua jaksollista järjestelmää. Sitä käytetään kotitehtävissä, laboratoriotöiden raporteissa ja yleisen kemian tietolähteenä.

Miten elektronegatiivisuusero lasketaan? Hae kummankin alkuaineen arvo ja vähennä pienempi luku suuremmasta. H:lle ja Cl:lle 3,16 − 2,20 = 0,96.

Millä alkuaineella on suurin elektronegatiivisuus? Fluorilla, jonka arvo Paulingin asteikolla on 3,98, on tämän laskimen tietojen suurin arvo.

Millä alkuaineella on pienin elektronegatiivisuus? Frankiumilla, jonka arvo on noin 0,70, on tämän laskimen tietojen pienin arvo.

Miksi jalokaasuilla ei ole elektronegatiivisuusarvoja? Useimmat jalokaasut (helium, neon, argon ja radon) muodostavat harvoin sidoksia, joten niille ei ole mitattu merkityksellistä arvoa. Krypton ja ksenon ovat poikkeuksia: ne muodostavat joitakin tunnettuja yhdisteitä, joten niille on ilmoitettu arvot tässä laskimessa.

Mikä ero on elektronegatiivisuudella ja elektroniaffiniteetilla? Elektronegatiivisuus kuvaa sitä, kuinka voimakkaasti atomi vetää elektroneja puoleensa ollessaan jo sitoutunut toiseen atomiin; sillä ei ole yksikköä, ja se määritellään suhteessa muihin alkuaineisiin. Elektroniaffiniteetti on energia, joka vapautuu erillisen, sitoutumattoman atomin vastaanottaessa elektronin; se mitataan yksiköissä kJ/mol tai eV. Ne korreloivat keskenään, mutta eivät ole sama suure.

Kuinka tarkkoja nämä arvot ovat? Arvot ovat peräisin yleisesti julkaistuista Paulingin asteikon taulukoista. Eri lähteissä arvot poikkeavat toisinaan muutaman sadasosan verran, mikä kuvastaa erilaisia mittauksia tai laskentamenetelmiä. Opintojen ja yleisen laboratoriokäytön kannalta tällä vaihtelulla on harvoin merkitystä.

Lähteet

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.