Calculator de Electronegativitate - Valori Instantanee pe Scara Pauling

Calculator de electronegativitate

Un calculator de electronegativitate caută valoarea electronegativității unui element chimic pe scara Pauling. Electronegativitatea măsoară cât de puternic atrage un atom electronii comuni spre sine atunci când formează o legătură cu un alt atom. Acest instrument cuprinde toate cele 118 elemente: introduceți un nume sau un simbol, iar acesta afișează simbolul, numele și valoarea pe scara Pauling a elementului pe o scală vizuală simplă.

Ce este electronegativitatea?

Când doi atomi formează o legătură, aceștia pun în comun o pereche de electroni. Electronegativitatea descrie cât de inegal este distribuită această pereche. Un atom cu electronegativitate ridicată atrage electronii comuni mai aproape de sine. Un atom cu electronegativitate scăzută îi reține mai slab.

Această distribuire inegală se numește polaritatea legăturii. Ea influențează mai multe aspecte:

• Tăria și lungimea legăturii
• Polaritatea moleculară — dacă o substanță se dizolvă în apă sau în ulei
• Reactivitatea — ce reacții sunt probabile
• Proprietățile fizice — punctul de fierbere, punctul de topire, solubilitatea

Scara Pauling

Cea mai utilizată scară a electronegativității a fost creată de chimistul Linus Pauling în 1932. Aceasta variază de la aproximativ 0,7 la 4,0. În datele acestui instrument, fluorul are cea mai mare valoare, 3,98, iar franciul cea mai mică, 0,70.

Pauling a calculat scara pe baza energiilor de legătură măsurate, nu pe baza unei măsurători fizice directe. Ecuația originală este:

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

Aici, $\chi_A$ și $\chi_B$ sunt electronegativitățile atomilor A și B, $E_{AB}$ este energia legăturii A–B (în kJ/mol), iar $E_{AA}$ și $E_{BB}$ sunt energiile legăturilor A–A și B–B. Ideea este următoarea: dacă legătura A–B este mai puternică decât media legăturilor A–A și B–B, tăria suplimentară provine din distribuirea inegală a electronilor, iar mărimea acestei tării suplimentare arată cât de mare este diferența de electronegativitate.

Acest calculator nu execută ecuația respectivă. El stochează un tabel cu valori Pauling deja publicate și caută câte una pentru fiecare căutare, asemenea unui tabel de referință tipărit.

Cum se calculează diferența de electronegativitate și tipul legăturii

Pentru a estima ce tip de legătură se formează între două elemente, căutați valoarea fiecărui element în calculator, apoi scădeți numărul mai mic din cel mai mare. Rezultatul este împărțit de obicei în trei intervale:

Aceste praguri sunt reguli orientative predate pe scară largă, nu legi stricte. Legăturile reale se află pe un spectru continuu, iar unele legături apropiate de o limită prezintă un caracter mixt.

Exemplu rezolvat. Pentru a verifica legătura H–Cl, căutați „H” în calculator și notați valoarea sa, 2,20. Apoi căutați „Cl” și notați valoarea sa, 3,16. Scădeți: 3,16 − 2,20 = 0,96. Deoarece 0,96 se află între 0,4 și 1,7, legătura H–Cl este covalentă polară.

Tendințele electronegativității în tabelul periodic

Două tipare se aplică în cea mai mare parte a tabelului periodic:

• De-a lungul unei perioade (de la stânga la dreapta), electronegativitatea crește. Atomii acumulează protoni, păstrând același înveliș electronic exterior, astfel încât nucleul atrage mai puternic electronii comuni.
• De-a lungul unui grup (de sus în jos), electronegativitatea scade. Electronii exteriori se află mai departe de nucleu în fiecare rând succesiv, slăbind atracția, chiar dacă există mai mulți protoni.

Fluorul, aflat în partea din dreapta sus a tabelului, are cea mai mare valoare. Franciul, aflat în partea din stânga jos, are cea mai mică.

Majoritatea metalelor au valori sub 2,0, iar majoritatea nemetalelor au valori peste aceasta, dar este un tipar aproximativ, nu o regulă: unele metale de tranziție au valori mai mari, inclusiv aurul (2,54), platina (2,28) și rodiul (2,28).

Cum se utilizează acest calculator

1. Introduceți în câmpul de introducere numele unui element (de exemplu, „Oxygen”) sau simbolul acestuia (de exemplu, „O”).
2. Rezultatul afișează simbolul, numele și valoarea pe scara Pauling a elementului, precum și un indicator pe o scală vizuală de la mic la mare.
3. Selectează „Copy” pentru a copia valoarea numerică.

Potrivirea funcționează și pentru text parțial („Oxy” găsește Oxygen) și ignoră scrierea cu majuscule („oxygen” și „OXYGEN” funcționează ambele). Toate datele sunt stocate chiar în pagină, astfel încât căutările continuă să funcționeze fără conexiune la internet după încărcarea paginii.

Elemente fără o valoare listată

Douăzeci de elemente din acest calculator afișează „Not Available” în locul unui număr. Patru dintre ele sunt gaze nobile: heliu, neon, argon și radon. Aceste gaze formează rareori legături, deoarece învelișurile lor electronice exterioare sunt deja complete. Criptonul și xenonul formează totuși un număr mic de compuși reali și au valori listate: 3,00 și 2,60.

Celelalte șaisprezece sunt elemente grele, produse de om, începând cu lawrenciul (elementul 103) și ajungând până la oganesson (elementul 118). Acestea există doar pentru scurt timp în laboratoare, în cantități prea mici pentru măsurarea energiilor de legătură, astfel că nu a fost publicată nicio valoare fiabilă a electronegativității pentru ele.

Mai multe actinide, de la americiu până la nobeliu, au aceeași valoare estimată, 1,30, în tabelele de referință publicate. Aceasta este o valoare de substituție bazată pe asemănarea chimică, nu o valoare măsurată separat pentru fiecare element.

Istoria scării Pauling

Chimiștii au observat comportamentul inegal de atragere a electronilor cu mult timp înainte ca acesta să primească un nume. În 1811, Jöns Jacob Berzelius a propus că atomii poartă sarcini care le influențează modul de combinare. Aceste idei timpurii descriau efectul fără a-l măsura.

Linus Pauling a atribuit ideii o valoare numerică în lucrarea sa din 1932, „The Nature of the Chemical Bond”, derivând valorile din energiile de legătură măsurate. Această lucrare a contribuit la acordarea Premiului Nobel pentru Chimie în 1954.

Chimiștii de mai târziu au propus și alte scări: scara lui Robert Mulliken din 1934, bazată pe energia de ionizare și afinitatea pentru electroni; scara Allred–Rochow din 1958, bazată pe sarcina nucleară și dimensiunea atomică; și scara lui Leland Allen din 1989, bazată pe date spectroscopice. Scara originală a lui Pauling rămâne cea mai predată și citată.

Întrebări frecvente

La ce se folosește un calculator de electronegativitate? Oferă o referință rapidă pentru valoarea electronegativității unui element pe scara Pauling, fără a fi nevoie de un tabel periodic tipărit. Este folosit pentru teme, rapoarte de laborator și consultarea generală în chimie.

Cum se calculează diferența de electronegativitate? Căutați valoarea fiecărui element, apoi scădeți numărul mai mic din cel mai mare. Pentru H și Cl, 3,16 − 2,20 = 0,96.

Care element are cea mai mare electronegativitate? Fluorul, cu valoarea 3,98 pe scara Pauling, este elementul cu cea mai mare valoare în datele acestui calculator.

Care element are cea mai mică electronegativitate? Franciu, cu aproximativ 0,70, are cea mai mică valoare în datele acestui calculator.

De ce nu au gazele nobile valori ale electronegativității? Majoritatea gazelor nobile (heliu, neon, argon, radon) formează rareori legături, astfel că nu a fost măsurată pentru ele nicio valoare semnificativă. Criptonul și xenonul sunt excepții: formează un număr mic de compuși cunoscuți, astfel că au valori listate în acest calculator.

Care este diferența dintre electronegativitate și afinitatea electronică? Electronegativitatea descrie cât de puternic atrage un atom electronii atunci când este deja legat de un alt atom; nu are unități și este definită în raport cu alte elemente. Afinitatea electronică este energia eliberată atunci când un atom izolat, nelegat, dobândește un electron și se măsoară în kJ/mol sau eV. Cele două mărimi sunt corelate, dar nu sunt identice.

Cât de exacte sunt aceste valori? Valorile provin din tabele ale scării Pauling publicate pe scară largă. Diferite surse de referință pot prezenta uneori diferențe de câteva sutimi, care reflectă măsurători sau metode de calcul diferite. Pentru lucrările școlare și utilizarea generală în laborator, această variație contează rareori.

Referințe

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. Tabelul periodic al elementelor.