Calculateur d'électronégativité - Valeurs instantanées de l'échelle de Pauling

Calculateur d’électronégativité

Un calculateur d’électronégativité recherche la valeur d’électronégativité d’un élément chimique sur l’échelle de Pauling. L’électronégativité mesure la force avec laquelle un atome attire vers lui les électrons mis en commun lorsqu’il forme une liaison avec un autre atome. Cet outil couvre les 118 éléments : saisissez un nom ou un symbole pour afficher le symbole, le nom et la valeur sur l’échelle de Pauling, présentés sur une échelle visuelle simple.

Qu’est-ce que l’électronégativité ?

Lorsque deux atomes forment une liaison, ils mettent en commun une paire d’électrons. L’électronégativité décrit le degré d’inégalité de ce partage. Un atome fortement électronégatif attire les électrons partagés vers lui. Un atome faiblement électronégatif les retient plus faiblement.

Ce partage inégal est appelé polarité de la liaison. Il influe sur plusieurs éléments :

• Force et longueur de la liaison
• Polarité moléculaire — le fait qu’une substance se dissolve dans l’eau ou dans l’huile
• Réactivité — les réactions susceptibles de se produire
• Propriétés physiques — température d’ébullition, température de fusion, solubilité

L’échelle de Pauling

L’échelle d’électronégativité la plus courante a été créée par le chimiste Linus Pauling en 1932. Elle s’étend approximativement de 0,7 à 4,0. Dans les données de cet outil, le fluor possède la valeur la plus élevée, 3,98, et le francium la plus faible, 0,70.

Pauling a calculé cette échelle à partir d’énergies de liaison mesurées, et non à partir d’une mesure physique directe. L’équation originale est la suivante :

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

Ici, $\chi_A$ et $\chi_B$ sont les électronégativités des atomes A et B, $E_{AB}$ est l’énergie de la liaison A–B (en kJ/mol), et $E_{AA}$ et $E_{BB}$ sont les énergies des liaisons A–A et B–B. L’idée est la suivante : si la liaison A–B est plus forte que la moyenne des liaisons A–A et B–B, cette force supplémentaire provient du partage inégal des électrons, et son ampleur indique celle de l’écart d’électronégativité.

Ce calculateur n’exécute pas cette équation. Il contient un tableau de valeurs de Pauling déjà publiées et en recherche une à chaque requête, comme le ferait un tableau de référence imprimé.

Comment calculer la différence d’électronégativité et le type de liaison

Pour estimer le type de liaison formée entre deux éléments, recherchez la valeur de chaque élément dans le calculateur, puis soustrayez le plus petit nombre du plus grand. Le résultat est généralement classé dans trois intervalles :

Ces seuils constituent une règle approximative largement enseignée, et non une loi stricte. Les liaisons se répartissent sur un continuum, et certaines liaisons proches d’une limite présentent un caractère mixte.

Exemple détaillé. Pour vérifier la liaison H–Cl, recherchez « H » dans le calculateur et notez sa valeur, 2,20. Recherchez ensuite « Cl » et notez sa valeur, 3,16. Soustrayez : 3,16 − 2,20 = 0,96. Comme 0,96 se situe entre 0,4 et 1,7, la liaison H–Cl est covalente polaire.

Tendances de l’électronégativité dans le tableau périodique

Deux tendances s’appliquent à la majeure partie du tableau périodique :

• Dans une période (de gauche à droite), l’électronégativité augmente. Les atomes gagnent des protons tout en conservant la même couche électronique externe, de sorte que le noyau attire plus fortement les électrons partagés.
• Dans un groupe (de haut en bas), l’électronégativité diminue. À chaque ligne successive, les électrons externes se trouvent plus loin du noyau, ce qui affaiblit l’attraction malgré l’augmentation du nombre de protons.

Le fluor, situé dans la partie supérieure droite du tableau, possède la valeur la plus élevée. Le francium, situé dans la partie inférieure gauche, possède la plus faible.

La plupart des métaux ont une valeur inférieure à 2,0, et la plupart des non-métaux une valeur supérieure, mais il s’agit d’une tendance générale et non d’une règle : certains métaux de transition ont des valeurs plus élevées, notamment l’or (2,54), le platine (2,28) et le rhodium (2,28).

Comment utiliser ce calculateur

1. Saisissez le nom d’un élément (par exemple, « Oxygen ») ou son symbole (par exemple, « O ») dans le champ de saisie.
2. Le résultat affiche le symbole, le nom et la valeur sur l’échelle de Pauling de l’élément, ainsi qu’un repère sur une échelle visuelle allant des valeurs faibles aux valeurs élevées.
3. Sélectionnez « Copy » pour copier la valeur numérique.

La recherche fonctionne avec une partie du texte (« Oxy » trouve Oxygen) et ne tient pas compte des majuscules (« oxygen » et « OXYGEN » donnent tous deux un résultat). Toutes les données sont stockées dans la page elle-même : les recherches continuent donc de fonctionner sans connexion Internet une fois la page chargée.

Éléments sans valeur indiquée

Vingt éléments de ce calculateur affichent « Not Available » au lieu d’un nombre. Quatre d’entre eux sont des gaz nobles : l’hélium, le néon, l’argon et le radon. Ces gaz forment rarement des liaisons, car leur couche électronique externe est déjà complète. Le krypton et le xénon forment effectivement un petit nombre de composés et possèdent des valeurs indiquées : 3,00 et 2,60.

Les seize autres sont des éléments lourds fabriqués par l’être humain, du lawrencium (élément 103) à l’oganesson (élément 118). Ils n’existent que brièvement en laboratoire, en quantités trop faibles pour mesurer les énergies de liaison ; aucune valeur d’électronégativité fiable n’a donc été publiée pour eux.

Plusieurs actinides, de l’américium au nobélium, ont la même valeur estimée, 1,30, dans les tableaux de référence publiés. Il s’agit d’une valeur de substitution fondée sur la similarité chimique, et non d’une valeur mesurée séparément pour chaque élément.

Histoire de l’échelle de Pauling

Les chimistes ont observé le comportement d’attraction inégale des électrons bien avant de lui donner un nom. En 1811, Jöns Jacob Berzelius a proposé que les atomes portent des charges qui influencent leur combinaison. Ces premières théories décrivaient le phénomène sans le mesurer.

Linus Pauling a attribué une valeur numérique à cette idée dans son article de 1932, « The Nature of the Chemical Bond », en déduisant les valeurs à partir d’énergies de liaison mesurées. Ces travaux ont contribué à l’attribution de son 1954 prix Nobel de chimie.

Des chimistes ont ensuite proposé d’autres échelles : l’échelle de Robert Mulliken de 1934, fondée sur l’énergie d’ionisation et l’affinité électronique ; l’échelle d’Allred-Rochow de 1958, fondée sur la charge nucléaire et la taille atomique ; et l’échelle de Leland Allen de 1989, fondée sur des données spectroscopiques. L’échelle originale de Pauling reste la plus largement enseignée et citée.

Foire aux questions

À quoi sert un calculateur d’électronégativité ? Il fournit rapidement la valeur d’électronégativité d’un élément sur l’échelle de Pauling, sans nécessiter de tableau périodique imprimé. Il est utilisé pour les devoirs, les comptes rendus de laboratoire et la consultation générale en chimie.

Comment calculer la différence d’électronégativité ? Recherchez la valeur de chaque élément, puis soustrayez le plus petit nombre du plus grand. Pour H et Cl, 3,16 − 2,20 = 0,96.

Quel élément possède l’électronégativité la plus élevée ? Le fluor, avec 3,98 sur l’échelle de Pauling, est l’élément ayant la valeur la plus élevée dans les données de ce calculateur.

Quel élément possède l’électronégativité la plus faible ? Le francium, avec environ 0,70, est l’élément ayant la valeur la plus faible dans les données de ce calculateur.

Pourquoi les gaz nobles n’ont-ils pas de valeurs d’électronégativité ? La plupart des gaz nobles (hélium, néon, argon, radon) forment rarement des liaisons ; aucune valeur significative n’a donc été mesurée pour eux. Le krypton et le xénon constituent des exceptions : ils forment un petit nombre de composés connus et possèdent donc des valeurs indiquées dans ce calculateur.

Quelle est la différence entre l’électronégativité et l’affinité électronique ? L’électronégativité décrit la force avec laquelle un atome attire les électrons lorsqu’il est déjà lié à un autre atome ; elle n’a pas d’unité et est définie par rapport aux autres éléments. L’affinité électronique est l’énergie libérée lorsqu’un atome isolé et non lié gagne un électron ; elle se mesure en kJ/mol ou en eV. Ces deux grandeurs sont corrélées, mais elles ne sont pas identiques.

Quelle est la précision de ces valeurs ? Les valeurs proviennent de tableaux de l’échelle de Pauling couramment publiés. Les différentes sources de référence peuvent parfois présenter des écarts de quelques centièmes, qui reflètent des mesures ou des méthodes de calcul différentes. Pour les travaux universitaires et l’usage général en laboratoire, cette variation a rarement de l’importance.

Références

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., et 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.