Kalkulator Elektroujemności - Natychmiastowe Wartości Skali Paulinga

Kalkulator elektroujemności

Kalkulator elektroujemności podaje wartość elektroujemności pierwiastka chemicznego w skali Paulinga. Elektroujemność jest miarą tego, jak silnie atom przyciąga wspólne elektrony, gdy tworzy wiązanie z innym atomem. To narzędzie obejmuje wszystkie 118 pierwiastków: wpisz nazwę lub symbol, a wyświetli ono symbol, nazwę i wartość w skali Paulinga na prostej skali wizualnej.

Czym jest elektroujemność?

Gdy dwa atomy tworzą wiązanie, współdzielą parę elektronów. Elektroujemność opisuje, jak nierównomiernie ta para jest współdzielona. Atom o dużej elektroujemności przyciąga wspólne elektrony bliżej siebie. Atom o małej elektroujemności wiąże je słabiej.

To nierównomierne współdzielenie nazywa się polarnością wiązania. Wpływa ona na kilka rzeczy:

• Energię i długość wiązania
• Polarność cząsteczki — to, czy substancja rozpuszcza się w wodzie, czy w oleju
• Reaktywność — to, jakie reakcje mogą zachodzić
• Właściwości fizyczne — temperatura wrzenia, temperatura topnienia, rozpuszczalność

Skala Paulinga

Najczęściej stosowana skala elektroujemności została opracowana przez chemika Linusa Paulinga w 1932 roku. Obejmuje wartości od około 0,7 do 4,0. W danych tego narzędzia fluor ma najwyższą wartość, 3,98, a frans najniższą, 0,70.

Pauling obliczył tę skalę na podstawie zmierzonych energii wiązań, a nie bezpośredniego pomiaru fizycznego. Oryginalne równanie ma postać:

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

Tutaj $\chi_A$ i $\chi_B$ to elektroujemności atomów A i B, $E_{AB}$ to energia wiązania A–B (w kJ/mol), a $E_{AA}$ i $E_{BB}$ to energie wiązań A–A i B–B. Idea jest następująca: jeśli wiązanie A–B jest silniejsze niż średnia z wiązań A–A i B–B, dodatkowa siła wynika z nierównomiernego współdzielenia elektronów, a jej wielkość wskazuje, jak duża jest różnica elektroujemności.

Ten kalkulator nie wykonuje tego równania. Przechowuje tabelę opublikowanych wcześniej wartości w skali Paulinga i wyszukuje w niej wartość przy każdym zapytaniu, podobnie jak w drukowanej tabeli referencyjnej.

Jak obliczyć różnicę elektroujemności i określić typ wiązania

Aby oszacować, jaki typ wiązania powstaje między dwoma pierwiastkami, wyszukaj w kalkulatorze wartość każdego z nich, a następnie odejmij mniejszą liczbę od większej. Wynik zwykle klasyfikuje się do jednego z trzech przedziałów:

Te wartości graniczne są powszechnie nauczaną regułą orientacyjną, a nie ścisłym prawem. Rzeczywiste wiązania tworzą ciągłe spektrum, a niektóre wiązania znajdujące się blisko granicy mają charakter mieszany.

Przykład obliczeniowy. Aby sprawdzić wiązanie H–Cl, wyszukaj „H” w kalkulatorze i zanotuj jego wartość, 2,20. Następnie wyszukaj „Cl” i zanotuj jego wartość, 3,16. Odejmij: 3,16 − 2,20 = 0,96. Ponieważ 0,96 mieści się między 0,4 a 1,7, wiązanie H–Cl jest spolaryzowane kowalencyjnie.

Tendencje elektroujemności w układzie okresowym

Większość układu okresowego opisują dwa wzorce:

• W okresie, od lewej do prawej, elektroujemność rośnie. Atomy zyskują protony, zachowując tę samą zewnętrzną powłokę elektronową, więc jądro silniej przyciąga wspólne elektrony.
• W grupie, z góry na dół, elektroujemność maleje. W kolejnych wierszach elektrony zewnętrzne znajdują się coraz dalej od jądra, co osłabia przyciąganie, mimo że liczba protonów rośnie.

Fluor, znajdujący się w prawym górnym obszarze tabeli, ma najwyższą wartość. Frans, znajdujący się w lewym dolnym obszarze, ma najniższą.

Większość metali ma wartość poniżej 2,0, a większość niemetali powyżej tej wartości, ale jest to ogólna tendencja, a nie reguła: niektóre metale przejściowe mają wyższe wartości, w tym złoto (2,54), platyna (2,28) i rod (2,28).

Jak korzystać z tego kalkulatora

1. Wpisz nazwę pierwiastka, na przykład „tlen”, albo jego symbol, na przykład „O”, w polu wejściowym.
2. Wynik pokazuje symbol i nazwę pierwiastka oraz wartość w skali Paulinga, a także znacznik na skali wizualnej od wartości niskich do wysokich.
3. Wybierz „Kopiuj”, aby skopiować wartość liczbową.

Wyszukiwanie działa także dla części tekstu („Tle” znajduje tlen) i nie uwzględnia wielkości liter („tlen” i „TLEN” dają ten sam wynik). Wszystkie dane są przechowywane na samej stronie, więc po jej załadowaniu wyszukiwanie działa bez połączenia z internetem.

Pierwiastki bez podanej wartości

Przy dwudziestu pierwiastkach ten kalkulator wyświetla „Niedostępne” zamiast liczby. Cztery z nich to gazy szlachetne: hel, neon, argon i radon. Gazy te rzadko tworzą wiązania, ponieważ ich zewnętrzne powłoki elektronowe są już zapełnione. Krypton i ksenon tworzą niewielką liczbę rzeczywistych związków i mają podane wartości: 3,00 i 2,60.

Pozostałe szesnaście to ciężkie pierwiastki wytworzone przez człowieka, począwszy od lorensu (pierwiastek 103) aż po oganeson (pierwiastek 118). Istnieją one tylko przez krótki czas w laboratoriach i w ilościach zbyt małych, aby zmierzyć energie wiązań, dlatego nie opublikowano dla nich wiarygodnych wartości elektroujemności.

Kilka aktynowców, od ameryku do nobelu, ma w opublikowanych tabelach referencyjnych tę samą szacunkową wartość, 1,30. Jest to wartość zastępcza oparta na podobieństwie chemicznym, a nie osobno zmierzona liczba dla każdego pierwiastka.

Historia skali Paulinga

Chemicy zauważyli nierównomierne przyciąganie elektronów na długo przed nadaniem temu zjawisku nazwy. W 1811 roku Jöns Jacob Berzelius zaproponował, że atomy mają ładunki wpływające na sposób ich łączenia. Te wczesne koncepcje opisywały zjawisko, ale go nie mierzyły.

Linus Pauling nadał temu pojęciu wartość liczbową w swojej pracy z 1932 roku „The Nature of the Chemical Bond”, wyprowadzając wartości ze zmierzonych energii wiązań. Praca ta przyczyniła się do przyznania mu 1954 roku Nagrody Nobla w dziedzinie chemii.

Późniejsi chemicy zaproponowali inne skale: skalę Roberta Mullikena z 1934 roku, opartą na energii jonizacji i powinowactwie elektronowym; skalę Allreda–Rochowa z 1958 roku, opartą na ładunku jądra i rozmiarze atomu; oraz skalę Lelanda Allena z 1989 roku, opartą na danych spektroskopowych. Oryginalna skala Paulinga pozostaje skalą najczęściej nauczaną i cytowaną.

Najczęściej zadawane pytania

Do czego służy kalkulator elektroujemności? Zapewnia szybki dostęp do wartości elektroujemności pierwiastka w skali Paulinga bez potrzeby korzystania z drukowanego układu okresowego. Jest używany do prac domowych, sprawozdań laboratoryjnych i ogólnych celów z zakresu chemii.

Jak obliczyć różnicę elektroujemności? Wyszukaj wartość każdego pierwiastka, a następnie odejmij mniejszą liczbę od większej. Dla H i Cl: 3,16 − 2,20 = 0,96.

Który pierwiastek ma najwyższą elektroujemność? Fluor, o wartości 3,98 w skali Paulinga, ma najwyższą wartość w danych tego kalkulatora.

Który pierwiastek ma najniższą elektroujemność? Frans, o wartości około 0,70, ma najniższą wartość w danych tego kalkulatora.

Dlaczego gazy szlachetne nie mają wartości elektroujemności? Większość gazów szlachetnych (hel, neon, argon, radon) rzadko tworzy wiązania, dlatego nie zmierzono dla nich znaczącej wartości. Krypton i ksenon są wyjątkami: tworzą niewielką liczbę znanych związków, więc w tym kalkulatorze mają podane wartości.

Jaka jest różnica między elektroujemnością a powinowactwem elektronowym? Elektroujemność opisuje, jak silnie atom przyciąga elektrony, gdy jest już związany z innym atomem; nie ma jednostki i jest definiowana względem innych pierwiastków. Powinowactwo elektronowe to energia uwalniana, gdy odrębny, niezwiązany atom zyskuje elektron; mierzy się je w kJ/mol lub eV. Wielkości te są skorelowane, ale nie są tym samym.

Jak dokładne są te wartości? Wartości pochodzą z powszechnie publikowanych tabel skali Paulinga. Poszczególne źródła referencyjne czasami różnią się o kilka setnych, co odzwierciedla różne pomiary lub metody obliczeniowe. W pracy na zajęcia i w ogólnych zastosowaniach laboratoryjnych ta różnica rzadko ma znaczenie.

Piśmiennictwo

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. i Rochow, E. G. (1958). „A scale of electronegativity based on electrostatic force.” Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, 5(4), 264–268.
4. IUPAC. Układ okresowy pierwiastków.