Elektronegativitātes kalkulators - Momentālas Paulinga skalas vērtības

Elektronegativitātes kalkulators

Elektronegativitātes kalkulators atrod ķīmiskā elementa elektronegativitātes vērtību pēc Polinga skalas. Elektronegativitāte raksturo, cik spēcīgi atoms, veidojot saiti ar citu atomu, pievelk kopīgos elektronus sev. Šis rīks ietver visus 118 elementus: ievadiet nosaukumu vai simbolu, un vienkāršā vizuālā skalā tas parāda elementa simbolu, nosaukumu un vērtību pēc Polinga skalas.

Kas ir elektronegativitāte?

Kad divi atomi veido saiti, tie dala elektronu pāri. Elektronegativitāte raksturo, cik nevienmērīgi šis pāris tiek dalīts. Atoms ar augstu elektronegativitāti pievelk kopīgos elektronus sev tuvāk. Atoms ar zemu elektronegativitāti tos notur vājāk.

Šo nevienmērīgo dalīšanos sauc par saites polaritāti. Tā ietekmē vairākus aspektus:

• Saites stiprību un garumu
• Molekulas polaritāti — to, vai viela šķīst ūdenī vai eļļā
• Reaktivitāti — to, kuras reakcijas ir iespējamas
• Fizikālās īpašības — viršanas temperatūru, kušanas temperatūru un šķīdību

Polinga skala

Visbiežāk izmantoto elektronegativitātes skalu 1932. gadā izveidoja ķīmiķis Linuss Polings. Tā aptver diapazonu no aptuveni 0,7 līdz 4,0. Šī rīka datos fluoram ir visaugstākā vērtība — 3,98, bet francijam viszemākā — 0,70.

Polings skalu aprēķināja pēc izmērītajām saišu enerģijām, nevis tieša fizikāla mērījuma. Sākotnējais vienādojums ir:

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

Šeit $\chi_A$ un $\chi_B$ ir atomu A un B elektronegativitātes, $E_{AB}$ ir saites A–B enerģija (kJ/mol), bet $E_{AA}$ un $E_{BB}$ ir saišu A–A un B–B enerģijas. Ideja ir šāda: ja saite A–B ir stiprāka par saišu A–A un B–B vidējo vērtību, papildu stiprību rada nevienmērīga elektronu dalīšanās, un šīs papildu stiprības lielums parāda elektronegativitāšu starpības lielumu.

Šis kalkulators šo vienādojumu neizmanto. Tas glabā jau publicētu Polinga vērtību tabulu un katrai meklēšanai atrod vajadzīgo vērtību, līdzīgi kā drukātā uzziņu tabulā.

Kā aprēķināt elektronegativitāšu starpību un noteikt saites tipu

Lai aptuveni noteiktu, kāda saite veidojas starp diviem elementiem, kalkulatorā atrodiet katra elementa vērtību un pēc tam no lielākā skaitļa atņemiet mazāko. Rezultātu parasti iedala trīs diapazonos:

Šīs robežvērtības ir plaši mācīts aptuvens noteikums, nevis stingrs likums. Īstās saites veido nepārtrauktu spektru, un dažām saitēm robežvērtību tuvumā ir jaukts raksturs.

Piemērs ar aprēķinu. Lai pārbaudītu H–Cl saiti, kalkulatorā meklējiet “H” un pierakstiet tā vērtību 2,20. Pēc tam meklējiet “Cl” un pierakstiet tā vērtību 3,16. Atņemiet: 3,16 − 2,20 = 0,96. Tā kā 0,96 atrodas starp 0,4 un 1,7, H–Cl saite ir polāra kovalentā saite.

Elektronegativitātes tendences periodiskajā tabulā

Lielāko daļu periodiskās tabulas raksturo divas likumsakarības:

• Periodā, virzoties no kreisās puses uz labo, elektronegativitāte palielinās. Atomi iegūst protonus, saglabājot to pašu ārējo elektronu čaulu, tāpēc kodols spēcīgāk pievelk kopīgos elektronus.
• Grupā, virzoties no augšas uz leju, elektronegativitāte samazinās. Katrā nākamajā rindā ārējie elektroni atrodas tālāk no kodola, vājinot pievilkšanos, lai gan protonu ir vairāk.

Fluoram, kas atrodas tabulas augšējā labajā daļā, ir visaugstākā vērtība. Francijam, kas atrodas apakšējā kreisajā daļā, ir viszemākā.

Lielākajai daļai metālu vērtība ir mazāka par 2,0, bet lielākajai daļai nemetālu tā ir lielāka, tomēr tas ir tikai aptuvens raksts, nevis noteikums: dažiem pārejas metāliem vērtība ir augstāka, tostarp zeltam (2,54), platīnam (2,28) un rodijam (2,28).

Kā izmantot šo kalkulatoru

1. Ievades laukā ierakstiet elementa nosaukumu (piemēram, “skābeklis”) vai simbolu (piemēram, “O”).
2. Rezultātā tiek parādīts elementa simbols, nosaukums un vērtība pēc Polinga skalas, kā arī marķieris vizuālā skalā no zemas līdz augstai vērtībai.
3. Izvēlieties “Kopēt”, lai kopētu skaitlisko vērtību.

Meklēšana darbojas arī pēc daļēja teksta (“Oxy” atrod skābekli) un neņem vērā lielos un mazos burtus (“oxygen” un “OXYGEN” darbojas vienādi). Visi dati ir saglabāti pašā lapā, tāpēc pēc lapas ielādes meklēšana turpina darboties arī bez interneta savienojuma.

Elementi bez norādītas vērtības

Šajā kalkulatorā divdesmit elementiem skaitļa vietā tiek rādīts “Nav pieejams”. Četri no tiem ir cēlgāzes: hēlijs, neons, argons un radons. Šīs gāzes reti veido saites, jo to ārējās elektronu čaulas jau ir pilnas. Kriptons un ksenons veido nelielu skaitu reālu savienojumu, un tiem ir norādītas vērtības: 3,00 un 2,60.

Pārējie sešpadsmit ir smagi, cilvēka radīti elementi, sākot ar lorenciju (elements 103) un beidzot ar oganesonu (elements 118). Tie laboratorijās pastāv tikai īsu laiku un tik mazos daudzumos, ka saišu enerģijas nav iespējams izmērīt, tāpēc tiem nav publicēta uzticama elektronegativitātes vērtība.

Vairākiem aktinīdiem, sākot no amerīcija līdz nobēlijam, publicētajās uzziņu tabulās ir norādīta viena un tā pati aptuvenā vērtība — 1,30. Tā ir ķīmiskās līdzības pamatota aizstājējvērtība, nevis katram elementam atsevišķi izmērīts lielums.

Polinga skalas vēsture

Ķīmiķi nevienmērīgu elektronu pievilkšanas uzvedību pamanīja ilgi pirms tās nosaukšanas. 1811. gadā Jēnss Jakobs Bercēliuss izvirzīja pieņēmumu, ka atomiem ir lādiņi, kas ietekmē to savienošanos. Šīs agrīnās idejas aprakstīja parādību, to neizmērot.

Linuss Polings šai idejai piešķīra skaitli savā 1932. gada darbā “The Nature of the Chemical Bond”, iegūstot vērtības no izmērītajām saišu enerģijām. Šis darbs veicināja viņa 1954. gada Nobela prēmijas ķīmijā piešķiršanu.

Vēlāk ķīmiķi izveidoja arī citas skalas: Roberta Malikena 1934. gada skalu, kas balstīta uz jonizācijas enerģiju un elektronu afinitāti; 1958. gada Allreda–Rohova skalu, kas balstīta uz kodola lādiņu un atoma izmēru; un Lelanda Allena 1989. gada skalu, kas balstīta uz spektroskopiskiem datiem. Polinga sākotnējā skala joprojām ir visplašāk mācītā un citētā.

Biežāk uzdotie jautājumi

Kādam nolūkam izmanto elektronegativitātes kalkulatoru? Tas nodrošina ātru uzziņu par elementa elektronegativitātes vērtību pēc Polinga skalas, neizmantojot drukātu periodisko tabulu. To izmanto mājasdarbos, laboratorijas pārskatos un vispārīgās ķīmijas uzziņām.

Kā aprēķināt elektronegativitāšu starpību? Atrodiet katra elementa vērtību un pēc tam no lielākā skaitļa atņemiet mazāko. H un Cl gadījumā 3,16 − 2,20 = 0,96.

Kuram elementam ir visaugstākā elektronegativitāte? Fluoram pēc Polinga skalas ir vērtība 3,98 — visaugstākā vērtība šī kalkulatora datos.

Kuram elementam ir viszemākā elektronegativitāte? Francijam tā ir aptuveni 0,70 — viszemākā vērtība šī kalkulatora datos.

Kāpēc cēlgāzēm nav elektronegativitātes vērtību? Lielākā daļa cēlgāzu (hēlijs, neons, argons un radons) reti veido saites, tāpēc tām nav izmērīta jēgpilna vērtība. Kriptons un ksenons ir izņēmumi: tie veido nelielu skaitu zināmu savienojumu, tāpēc šajā kalkulatorā tiem ir norādītas vērtības.

Kāda ir atšķirība starp elektronegativitāti un elektronu afinitāti? Elektronegativitāte raksturo, cik spēcīgi atoms pievelk elektronus, jau būdams saistīts ar citu atomu; tai nav mērvienību, un tā tiek definēta attiecībā pret citiem elementiem. Elektronu afinitāte ir enerģija, kas izdalās, atsevišķam, nesaistītam atomam pievienojot elektronu, un to mēra kJ/mol vai eV. Šie lielumi korelē, bet nav viens un tas pats.

Cik precīzas ir šīs vērtības? Vērtības ir iegūtas no plaši publicētām Polinga skalas tabulām. Dažādi uzziņu avoti dažkārt atšķiras par dažām simtdaļām, atspoguļojot atšķirīgus mērījumus vai aprēķinu metodes. Mācību darbā un vispārīgā laboratorijas darbā šai atšķirībai parasti nav būtiskas nozīmes.

Atsauces

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. Periodic Table of Elements.