Calcolatore di Elettronegatività - Valori Istantanei della Scala di Pauling

Calcolatore dell’elettronegatività

Un calcolatore dell’elettronegatività cerca il valore di elettronegatività nella scala di Pauling per un elemento chimico. L'elettronegatività è una misura di quanto fortemente un atomo attira a sé gli elettroni quando forma un legame con un altro atomo. Lo strumento copre tutti i 118 elementi: basta digitare un nome o un simbolo per vedere il simbolo, il nome e il valore nella scala di Pauling dell'elemento su 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 ricavò i valori dalle energie di legame, non da una misura 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 che tipo di legame si forma tra due elementi, si cerca il valore di ciascun elemento nel calcolatore, poi si sottrae il numero più piccolo da quello più grande. Una guida comune dei libri di testo suddivide il risultato in tre intervalli approssimativi:

Queste soglie sono una regola empirica, non una legge rigida. Altri libri di testo collocano la soglia del legame ionico su valori leggermente diversi. I legami reali si distribuiscono lungo uno spettro continuo, e alcuni legami vicini a un confine mostrano un carattere misto.

Esempio pratico. Per verificare il legame H–Cl, si cerca "H" nel calcolatore e si annota il suo valore, 2,20. Poi si cerca "Cl" e si annota il suo valore, 3,16. Si sottrae: 3,16 − 2,20 = 0,96. Poiché 0,96 è compreso tra 0,4 e 1,8, 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 in questo calcolatore mostrano "Non disponibile" al posto di un numero. Quattro sono gas nobili: elio, neon, argon e radon. I gas nobili raramente condividono elettroni perché i loro gusci elettronici esterni sono già completi. Kripton e xeno, che formano un piccolo numero di composti reali, hanno invece un valore indicato: 3,00 e 2,60.

Gli altri sedici sono elementi pesanti, prodotti dall'uomo, dal laurenzio (elemento 103) all'oganesson (elemento 118). Esistono solo per breve tempo nei laboratori, in quantità troppo piccole per misurare le energie di legame, perciò per loro non è stato pubblicato alcun valore di elettronegatività affidabile.

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

Linus Pauling diede dei numeri all'elettronegatività in un articolo del 1932, "The nature of the chemical bond. IV. The energy of single bonds and the relative electronegativity of atoms". Il suo lavoro sui legami chimici gli valse il Premio Nobel per la chimica del 1954.

In seguito altri chimici proposero scale diverse. La scala di Robert Mulliken usa l'energia di ionizzazione e l'affinità elettronica. La scala di Allred-Rochow usa la carica nucleare e le dimensioni atomiche. La scala di Leland Allen usa dati spettroscopici. La scala originale di Pauling resta la più 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? Si cerca il valore di ciascun elemento, quindi si sottrae 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 fortemente un atomo attira gli elettroni quando è già legato a un altro atomo; non ha unità di misura ed è definita rispetto agli altri elementi. L'affinità elettronica è l'energia rilasciata o assorbita quando un atomo isolato e non legato acquista un elettrone, misurata in kJ/mol. L'affinità elettronica si misura direttamente, mentre l'elettronegatività si calcola. Le due grandezze 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. OpenStax. Chemistry 2e, 7.2 Covalent Bonding. Chemistry 2e: legame covalente — definizione di elettronegatività, tendenze periodiche, intervalli dei tipi di legame (meno di 0,4, da 0,4 a 1,8, più di 1,8), gas nobili, elettronegatività rispetto ad affinità elettronica.
2. Oregon State University Special Collections. The nature of the chemical bond. IV. The energy of single bonds and the relative electronegativity of atoms (Pauling, J. Am. Chem. Soc. 54, 1932). scansione dell'articolo di Pauling del 1932 — la scala di elettronegatività di Pauling del 1932 ricavata dalle energie di legame.
3. Nobel Prize Outreach. The Nobel Prize in Chemistry 1954. Premio Nobel per la chimica del 1954 — assegnato a Linus Pauling per le ricerche sulla natura del legame chimico.