Calcolatore di Elettronegatività - Valori Istantanei della Scala di Pauling

Calcolatore dell’elettronegatività

Un calcolatore dell’elettronegatività cerca il valore di elettronegatività di un elemento chimico sulla scala di Pauling. L’elettronegatività misura quanto intensamente un atomo attira verso di sé gli elettroni condivisi quando forma un legame con un altro atomo. Questo strumento comprende tutti i 118 elementi: inserendo un nome o un simbolo, mostra il simbolo, il nome e il valore sulla scala di Pauling in una semplice scala visiva.

Che cos’è l’elettronegatività?

Quando due atomi formano un legame, condividono una coppia di elettroni. L’elettronegatività descrive quanto questa coppia sia condivisa in modo non uniforme. Un atomo con elevata elettronegatività attira verso di sé gli elettroni condivisi. Un atomo con bassa elettronegatività li trattiene più debolmente.

Questa condivisione non uniforme è chiamata polarità del legame. Influisce su diversi aspetti:

• Forza e lunghezza del legame
• Polarità molecolare — indica se una sostanza si scioglie nell’acqua o nell’olio
• Reattività — quali reazioni sono probabili
• Proprietà fisiche — punto di ebollizione, punto di fusione, solubilità

La scala di Pauling

La scala di elettronegatività più comune fu creata dal chimico Linus Pauling nel 1932. Va da circa 0,7 a 4,0. Nei dati di questo strumento, il fluoro ha il valore più alto, 3,98, mentre il francio ha quello più basso, 0,70.

Pauling calcolò la scala a partire da energie di legame misurate, non da una misurazione fisica diretta. L’equazione originale è:

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

Qui, $\chi_A$ e $\chi_B$ sono le elettronegatività degli atomi A e B, $E_{AB}$ è l’energia del legame A–B (in kJ/mol), mentre $E_{AA}$ e $E_{BB}$ sono le energie dei legami A–A e B–B. L’idea è la seguente: se il legame A–B è più forte della media dei legami A–A e B–B, la forza aggiuntiva deriva dalla condivisione non uniforme degli elettroni e la sua entità indica quanto è grande la differenza di elettronegatività.

Questo calcolatore non esegue tale equazione. Contiene una tabella di valori di Pauling già pubblicati e ne cerca uno per ogni ricerca, come farebbe una tabella di riferimento stampata.

Come calcolare la differenza di elettronegatività e il tipo di legame

Per stimare quale tipo di legame si forma tra due elementi, cerca il valore di ciascun elemento nel calcolatore, quindi sottrai il numero più piccolo da quello più grande. Il risultato viene comunemente suddiviso in tre intervalli:

Queste soglie sono una regola approssimativa ampiamente insegnata, non una legge rigida. I legami reali si collocano lungo uno spettro continuo e alcuni legami vicini a una soglia presentano caratteristiche miste.

Esempio svolto. Per verificare il legame H–Cl, cerca "H" nel calcolatore e annota il suo valore, 2,20. Poi cerca "Cl" e annota il suo valore, 3,16. Esegui la sottrazione: 3,16 − 2,20 = 0,96. Poiché 0,96 è compreso tra 0,4 e 1,7, il legame H–Cl è covalente polare.

Andamenti dell’elettronegatività nella tavola periodica

Due schemi descrivono la maggior parte della tavola periodica:

• Lungo un periodo (da sinistra a destra), l’elettronegatività aumenta. Gli atomi acquistano protoni mantenendo lo stesso guscio elettronico esterno, quindi il nucleo esercita un’attrazione maggiore sugli elettroni condivisi.
• Scendendo in un gruppo (dall’alto verso il basso), l’elettronegatività diminuisce. In ogni riga successiva gli elettroni esterni si trovano più lontani dal nucleo, indebolendo l’attrazione nonostante l’aumento del numero di protoni.

Il fluoro, nella parte superiore destra della tavola, ha il valore più alto. Il francio, nella parte inferiore sinistra, ha quello più basso.

La maggior parte dei metalli ha valori inferiori a 2,0 e la maggior parte dei non metalli ha valori superiori, ma si tratta di un andamento approssimativo, non di una regola: alcuni metalli di transizione hanno valori più elevati, tra cui l’oro (2,54), il platino (2,28) e il rodio (2,28).

Come usare questo calcolatore

1. Inserisci nel campo di input il nome di un elemento, per esempio "Ossigeno", oppure il suo simbolo, per esempio "O".
2. Il risultato mostra il simbolo, il nome e il valore sulla scala di Pauling dell’elemento, oltre a un indicatore su una scala visiva da basso ad alto.
3. Seleziona "Copia" per copiare il valore numerico.

La ricerca funziona anche con testo parziale ("Oss" trova Ossigeno) e non distingue tra maiuscole e minuscole ("ossigeno" e "OSSIGENO" funzionano entrambe). Tutti i dati sono memorizzati nella pagina stessa, quindi le ricerche continuano a funzionare senza connessione Internet una volta caricata la pagina.

Elementi senza un valore indicato

Venti elementi di questo calcolatore mostrano "Non disponibile" invece di un numero. Quattro sono gas nobili: elio, neon, argon e radon. Questi gas formano raramente legami, perché i loro gusci elettronici esterni sono già completi. Il kripton e lo xeno formano invece un piccolo numero di composti reali e hanno valori indicati: 3,00 e 2,60.

Gli altri sedici sono elementi pesanti prodotti dall’uomo, a partire dal laurenzio (elemento 103) fino all’oganesson (elemento 118). Esistono solo per brevi periodi nei laboratori e in quantità troppo piccole per misurare le energie di legame; perciò non è stato pubblicato alcun valore di elettronegatività affidabile per questi elementi.

Diversi attinidi, dall’americio al nobelio, condividono lo stesso valore stimato, 1,30, nelle tabelle di riferimento pubblicate. Si tratta di un valore provvisorio basato sulla somiglianza chimica, non di una misura separata effettuata per ciascun elemento.

Storia della scala di Pauling

I chimici notarono il comportamento non uniforme nell’attrazione degli elettroni molto prima che avesse un nome. Nel 1811, Jöns Jacob Berzelius propose che gli atomi portassero cariche capaci di influire sul modo in cui si combinano. Queste prime idee descrivevano l’effetto senza misurarlo.

Linus Pauling diede a questa idea un valore numerico nel suo articolo del 1932, "The Nature of the Chemical Bond", ricavando i valori dalle energie di legame misurate. Il lavoro contribuì al suo 1954 premio Nobel per la chimica.

In seguito, altri chimici proposero scale diverse: la scala di Robert Mulliken del 1934, basata sull’energia di ionizzazione e sull’affinità elettronica; la scala di Allred-Rochow del 1958, basata sulla carica nucleare e sulle dimensioni atomiche; e la scala di Leland Allen del 1989, basata su dati spettroscopici. La scala originale di Pauling rimane quella più ampiamente insegnata e citata.

Domande frequenti

A cosa serve un calcolatore dell’elettronegatività? Fornisce un riferimento rapido per il valore di elettronegatività di un elemento sulla scala di Pauling, senza dover consultare una tavola periodica stampata. Viene usato per i compiti, le relazioni di laboratorio e la consultazione generale di chimica.

Come si calcola la differenza di elettronegatività? Cerca il valore di ciascun elemento, quindi sottrai il numero più piccolo da quello più grande. Per H e Cl, 3,16 − 2,20 = 0,96.

Quale elemento ha l’elettronegatività più alta? Il fluoro, con 3,98 sulla scala di Pauling, è l’elemento con il valore più alto nei dati di questo calcolatore.

Quale elemento ha l’elettronegatività più bassa? Il francio, con circa 0,70, è l’elemento con il valore più basso nei dati di questo calcolatore.

Perché i gas nobili non hanno valori di elettronegatività? La maggior parte dei gas nobili (elio, neon, argon e radon) forma raramente legami, quindi non è stato misurato per essi alcun valore significativo. Kripton e xeno fanno eccezione: formano un piccolo numero di composti noti, perciò hanno valori indicati in questo calcolatore.

Qual è la differenza tra elettronegatività e affinità elettronica? L’elettronegatività descrive quanto intensamente un atomo attira gli elettroni mentre è già legato a un altro atomo; non ha unità di misura ed è definita in relazione ad altri elementi. L’affinità elettronica è l’energia liberata quando un atomo separato e non legato acquista un elettrone, misurata in kJ/mol o eV. Le due grandezze sono correlate, ma non coincidono.

Quanto sono accurati questi valori? I valori provengono da tabelle della scala di Pauling pubblicate comunemente. Diverse fonti di riferimento talvolta differiscono di alcuni centesimi, a causa di misurazioni o metodi di calcolo differenti. Per i corsi di studio e l’uso generale in laboratorio, questa variazione raramente è rilevante.

Riferimenti

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. Tavola periodica degli elementi.