Elektroneigiamumas - Momentinės Paulingo skalės reikšmės

Elektroneigiamumo skaičiuoklė

Elektroneigiamumo skaičiuoklė pateikia cheminio elemento elektroneigiamumo vertę pagal Paulingo skalę. Elektroneigiamumas – tai matas, rodantis, kaip stipriai atomas, sudarydamas ryšį su kitu atomu, traukia bendrus elektronus į save. Šis įrankis apima visus 118 elementų: įveskite pavadinimą arba simbolį, ir paprastoje vaizdinėje skalėje bus parodytas elemento simbolis, pavadinimas bei vertė pagal Paulingo skalę.

Kas yra elektroneigiamumas?

Kai du atomai sudaro ryšį, jie dalijasi elektronų pora. Elektroneigiamumas apibūdina, kaip netolygiai ši pora pasiskirsto. Didelio elektroneigiamumo atomas traukia bendrus elektronus arčiau savęs. Mažo elektroneigiamumo atomas juos laiko laisviau.

Toks netolygus pasiskirstymas vadinamas ryšio poliškumu. Jis veikia kelis dalykus:

• Ryšio stiprumą ir ilgį
• Molekulės poliškumą — ar medžiaga tirpsta vandenyje, ar aliejuje
• Reaktingumą — kurios reakcijos tikėtinos
• Fizikines savybes — virimo temperatūrą, lydymosi temperatūrą, tirpumą

Paulingo skalė

Dažniausiai naudojamą elektroneigiamumo skalę sukūrė chemikas Linusas Paulingas 1932 metais. Ji apima vertes nuo maždaug 0,7 iki 4,0. Šio įrankio duomenyse didžiausią vertę turi fluoras — 3,98, o mažiausią – francis — 0,70.

Paulingas skalę apskaičiavo remdamasis išmatuotomis ryšių energijomis, o ne tiesioginiu fizikiniu matavimu. Pradinė lygtis yra tokia:

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

Čia $\chi_A$ ir $\chi_B$ yra atomų A ir B elektroneigiamumai, $E_{AB}$ – A–B ryšio energija (kJ/mol), o $E_{AA}$ ir $E_{BB}$ – A–A ir B–B ryšių energijos. Idėja tokia: jei A–B ryšys yra stipresnis už A–A ir B–B ryšių energijų vidurkį, papildomą stiprumą lemia netolygus dalijimasis elektronais, o šio papildomo stiprumo dydis rodo elektroneigiamumų skirtumo dydį.

Ši skaičiuoklė šios lygties neskaičiuoja. Joje saugoma jau paskelbtų Paulingo verčių lentelė, o atliekant paiešką pateikiama atitinkama vertė, kaip ir naudojantis spausdinta žinynine lentele.

Kaip apskaičiuoti elektroneigiamumų skirtumą ir nustatyti ryšio tipą

Norėdami apytiksliai nustatyti, koks ryšys susidaro tarp dviejų elementų, skaičiuoklėje raskite kiekvieno elemento vertę ir iš didesnio skaičiaus atimkite mažesnį. Gautas skirtumas paprastai skirstomas į tris intervalus:

Šios ribos yra plačiai mokoma apytikslė taisyklė, o ne griežtas dėsnis. Tikrieji ryšiai sudaro tolydų spektrą, o kai kuriems prie ribos esantiems ryšiams būdingi mišrūs požymiai.

Sprendžiamas pavyzdys. Norėdami patikrinti H–Cl ryšį, skaičiuoklėje ieškokite „H“ ir užsirašykite jo vertę 2,20. Tada ieškokite „Cl“ ir užsirašykite jo vertę 3,16. Atimkite: 3,16 − 2,20 = 0,96. Kadangi 0,96 yra tarp 0,4 ir 1,7, H–Cl ryšys yra polinis kovalentinis.

Elektroneigiamumo kitimo tendencijos periodinėje lentelėje

Didžiąją periodinės lentelės dalį apima dvi tendencijos:

• Einant per periodą iš kairės į dešinę, elektroneigiamumas didėja. Atomai įgyja protonų, išlaikydami tą patį išorinį elektronų sluoksnį, todėl branduolys stipriau traukia bendrus elektronus.
• Einant grupe iš viršaus į apačią, elektroneigiamumas mažėja. Kiekvienoje tolesnėje eilutėje išoriniai elektronai yra toliau nuo branduolio, todėl trauka silpnėja, nors protonų daugėja.

Viršutinėje dešinėje lentelės dalyje esantis fluoras turi didžiausią vertę. Apatinėje kairėje esantis francis – mažiausią.

Daugumos metalų vertė yra mažesnė nei 2,0, o daugumos nemetalų – didesnė, tačiau tai tik apytikslė tendencija, o ne taisyklė: kai kurių pereinamųjų metalų vertės didesnės, įskaitant auksą (2,54), platiną (2,28) ir rodį (2,28).

Kaip naudoti šią skaičiuoklę

1. Įvesties laukelyje įveskite elemento pavadinimą, pavyzdžiui, „Oxygen“, arba simbolį, pavyzdžiui, „O“.
2. Rezultate pateikiamas elemento simbolis, pavadinimas ir vertė pagal Paulingo skalę, taip pat žymeklis vaizdinėje skalėje nuo mažos iki didelės vertės.
3. Pasirinkite „Copy“, kad nukopijuotumėte skaitinę vertę.

Paieška veikia ir pagal dalinį tekstą („Oxy“ randa Oxygen), o didžiosios ir mažosios raidės nepaisomos („oxygen“ ir „OXYGEN“ veikia taip pat). Visi duomenys saugomi pačiame puslapyje, todėl, puslapiui įsikėlus, paieška veikia ir be interneto ryšio.

Elementai, kuriems nenurodyta vertė

Šioje skaičiuoklėje dvidešimčiai elementų vietoj skaičiaus rodoma „Not Available“. Keturi iš jų yra tauriosios dujos: helis, neonas, argonas ir radonas. Šios dujos retai sudaro ryšius, nes jų išoriniai elektronų sluoksniai jau yra visiškai užpildyti. Kriptonas ir ksenonas sudaro nedaug tikrų junginių, todėl jų vertės nurodytos: 3,00 ir 2,60.

Kiti šešiolika yra sunkūs žmogaus sukurti elementai, pradedant nuo liuminijaus (elementas 103) ir baigiant oganesonu (elementas 118). Jie laboratorijose egzistuoja tik labai trumpai ir tokiais mažais kiekiais, kad jų ryšių energijų neįmanoma išmatuoti, todėl patikima elektroneigiamumo vertė jiems nepaskelbta.

Keli aktinoidai, nuo americio iki nobelio, paskelbtose žinyninėse lentelėse turi tą pačią apskaičiuotą vertę 1,30. Tai pagal cheminį panašumą parinkta pakaitinė vertė, o ne atskirai išmatuotas kiekvieno elemento dydis.

Paulingo skalės istorija

Chemikai netolygaus elektronų traukimo reiškinį pastebėjo gerokai anksčiau, nei jis buvo pavadintas. 1811 metais Jönsas Jacobas Berzeliusas pasiūlė, kad atomai turi krūvius, darančius įtaką jų jungimuisi. Šios ankstyvosios idėjos apibūdino reiškinį, bet jo neišmatavo.

Linusas Paulingas suteikė šiai idėjai skaitinę išraišką savo 1932 metų straipsnyje „The Nature of the Chemical Bond“, išvesdamas vertes iš išmatuotų ryšių energijų. Šis darbas prisidėjo prie jo 1954 metų Nobelio chemijos premijos.

Vėliau chemikai pasiūlė kitas skales: Roberto Mullikeno 1934 metų skalę, pagrįstą jonizacijos energija ir elektrono prisijungimo energija; 1958 metų Allredo–Rochowo skalę, pagrįstą branduolio krūviu ir atominiu dydžiu; ir Lelando Alleno 1989 metų skalę, pagrįstą spektroskopiniais duomenimis. Pradinė Paulingo skalė tebėra plačiausiai mokoma ir cituojama.

Dažnai užduodami klausimai

Kam naudojama elektroneigiamumo skaičiuoklė? Ji greitai pateikia elemento elektroneigiamumo vertę pagal Paulingo skalę, todėl nereikia spausdintos periodinės lentelės. Ji naudojama atliekant namų darbus, rengiant laboratorinių darbų ataskaitas ir kaip bendrosios chemijos žinynas.

Kaip apskaičiuoti elektroneigiamumų skirtumą? Raskite kiekvieno elemento vertę, tada iš didesnio skaičiaus atimkite mažesnį. H ir Cl atveju 3,16 − 2,20 = 0,96.

Kurio elemento elektroneigiamumas didžiausias? Fluoro, kurio vertė pagal Paulingo skalę yra 3,98 – didžiausia vertė šios skaičiuoklės duomenyse.

Kurio elemento elektroneigiamumas mažiausias? Francio, kurio vertė yra maždaug 0,70 – mažiausia vertė šios skaičiuoklės duomenyse.

Kodėl inertinėms dujoms nenurodomos elektroneigiamumo vertės? Dauguma inertinių dujų (helis, neonas, argonas, radonas) retai sudaro ryšius, todėl reikšminga jų vertė nebuvo išmatuota. Kriptonas ir ksenonas yra išimtys: jie sudaro nedaug žinomų junginių, todėl šioje skaičiuoklėje jų vertės nurodytos.

Kuo skiriasi elektroneigiamumas ir elektroninis giminingumas? Elektroneigiamumas apibūdina, kaip stipriai atomas traukia elektronus, jau būdamas susijungęs su kitu atomu; jis neturi matavimo vienetų ir apibrėžiamas kitų elementų atžvilgiu. Elektroninis giminingumas – tai energija, išsiskirianti, kai atskiras, nesusijungęs atomas prisijungia elektroną; jis matuojamas kJ/mol arba eV. Šie dydžiai koreliuoja, tačiau nėra tas pats.

Kiek tikslios yra šios vertės? Vertės paimtos iš dažnai skelbiamų Paulingo skalės lentelių. Skirtinguose žinynuose jos kartais skiriasi keliomis šimtosiomis dalimis, nes naudojami skirtingi matavimai arba skaičiavimo metodai. Mokantis ir atliekant bendrosios paskirties laboratorinius darbus šis skirtumas retai turi reikšmės.

Šaltiniai

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., ir Rochow, E. G. (1958). „A scale of electronegativity based on electrostatic force.“ Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, 5(4), 264–268.
4. IUPAC. Periodinė elementų lentelė.