Kalkulačka elektronegativity - Okamžité hodnoty Paulingovej stupnice

Kalkulačka elektronegativity

Kalkulačka elektronegativity vyhľadáva hodnotu elektronegativity chemického prvku podľa Paulingovej stupnice. Elektronegativita vyjadruje, ako silno atóm pri vytváraní väzby s iným atómom priťahuje spoločné elektróny k sebe. Tento nástroj obsahuje všetkých 118 prvkov: zadajte názov alebo symbol a zobrazí sa symbol, názov a hodnota prvku podľa Paulingovej stupnice na jednoduchej vizuálnej stupnici.

Čo je elektronegativita?

Keď dva atómy vytvoria väzbu, zdieľajú pár elektrónov. Elektronegativita opisuje, ako nerovnomerne sa tento pár zdieľa. Atóm s vysokou elektronegativitou priťahuje spoločné elektróny bližšie k sebe. Atóm s nízkou elektronegativitou ich drží voľnejšie.

Toto nerovnomerné zdieľanie sa nazýva polarita väzby. Ovplyvňuje viacero vlastností:

• Pevnosť a dĺžka väzby
• Polarita molekuly — či sa látka rozpúšťa vo vode alebo v oleji
• Reaktivita — ktoré reakcie pravdepodobne prebehnú
• Fyzikálne vlastnosti — teplota varu, teplota topenia, rozpustnosť

Paulingova stupnica

Najbežnejšiu stupnicu elektronegativity vytvoril chemik Linus Pauling v roku 1932. Jej hodnoty siahajú približne od 0,7 do 4,0. V údajoch tohto nástroja má najvyššiu hodnotu fluór, 3,98, a najnižšiu francium, 0,70.

Pauling vypočítal stupnicu z nameraných energií väzby, nie z priameho fyzikálneho merania. Pôvodná rovnica je:

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

Tu $\chi_A$ a $\chi_B$ predstavujú elektronegativitu atómov A a B, $E_{AB}$ je energia väzby A–B (v kJ/mol) a $E_{AA}$ a $E_{BB}$ sú energie väzieb A–A a B–B. Myšlienka je takáto: ak je väzba A–B silnejšia než priemer väzieb A–A a B–B, dodatočná pevnosť vyplýva z nerovnomerného zdieľania elektrónov a jej veľkosť ukazuje, aký veľký je rozdiel elektronegativít.

Táto kalkulačka túto rovnicu nepoužíva. Obsahuje tabuľku už publikovaných hodnôt podľa Paulingovej stupnice a pri každom vyhľadávaní jednu z nich vyhľadá, podobne ako tlačená referenčná tabuľka.

Ako vypočítať rozdiel elektronegativít a typ väzby

Ak chcete odhadnúť, aký typ väzby vznikne medzi dvoma prvkami, vyhľadajte v kalkulačke hodnotu každého prvku a potom od väčšieho čísla odčítajte menšie. Výsledok sa bežne zaraďuje do troch rozsahov:

Tieto hranice predstavujú všeobecne vyučované orientačné pravidlo, nie striktný zákon. Skutočné väzby tvoria spojité spektrum a niektoré väzby blízko hranice majú zmiešaný charakter.

Vyriešený príklad. Ak chcete overiť väzbu H–Cl, vyhľadajte v kalkulačke „H“ a poznačte si hodnotu 2,20. Potom vyhľadajte „Cl“ a poznačte si hodnotu 3,16. Odčítajte: 3,16 − 2,20 = 0,96. Keďže 0,96 leží medzi 0,4 a 1,7, väzba H–Cl je polárna kovalentná.

Trendy elektronegativity v periodickej tabuľke

Väčšinu periodickej tabuľky vystihujú dve zákonitosti:

• Zľava doprava v perióde elektronegativita rastie. Atómy získavajú protóny, pričom si zachovávajú rovnakú vonkajšiu elektrónovú vrstvu, takže jadro silnejšie priťahuje spoločné elektróny.
• Zhora nadol v skupine elektronegativita klesá. Vonkajšie elektróny sa v každom ďalšom riadku nachádzajú ďalej od jadra, čo oslabuje príťažlivosť napriek väčšiemu počtu protónov.

Fluór v pravom hornom rohu tabuľky má najvyššiu hodnotu. Francium v ľavom dolnom rohu má najnižšiu.

Väčšina kovov má hodnotu nižšiu než 2,0 a väčšina nekovov vyššiu; ide však len o približnú zákonitosť, nie o pravidlo: niektoré prechodné kovy majú vyššie hodnoty vrátane zlata (2,54), platiny (2,28) a ródia (2,28).

Ako používať túto kalkulačku

1. Do vstupného poľa zadajte názov prvku (napríklad „Kyslík“) alebo jeho symbol (napríklad „O“).
2. Výsledok zobrazí symbol, názov a hodnotu prvku podľa Paulingovej stupnice spolu so značkou na vizuálnej stupnici od nízkej po vysokú hodnotu.
3. Výberom položky „Kopírovať“ skopírujete číselnú hodnotu.

Vyhľadávanie funguje aj s čiastočným textom („kys“ nájde kyslík) a nerozlišuje veľké a malé písmená („kyslík“ aj „KYSLÍK“ fungujú). Všetky údaje sú uložené priamo na stránke, takže po jej načítaní vyhľadávanie funguje aj bez internetového pripojenia.

Prvky bez uvedenej hodnoty

Dvadsať prvkov v tejto kalkulačke zobrazuje namiesto čísla text „Nie je k dispozícii“. Štyri z nich sú vzácne plyny: hélium, neón, argón a radón. Tieto plyny tvoria väzby len zriedka, pretože ich vonkajšie elektrónové vrstvy sú už úplné. Kryptón a xenón tvoria malý počet skutočných zlúčenín a majú uvedené hodnoty: 3,00 a 2,60.

Ďalších šestnásť prvkov sú ťažké umelo vytvorené prvky, počnúc lawrenciom (prvok 103) a končiac oganessonom (prvok 118). V laboratóriách existujú iba krátko a v množstvách príliš malých na meranie energií väzieb, preto pre ne nebola publikovaná spoľahlivá hodnota elektronegativity.

Niekoľko aktinoidov od amerícia po nobélium má v publikovaných referenčných tabuľkách rovnakú odhadovanú hodnotu 1,30. Ide o zástupnú hodnotu založenú na chemickej podobnosti, nie o samostatne nameraný údaj pre každý prvok.

História Paulingovej stupnice

Chemici si nerovnomerné priťahovanie elektrónov všimli dávno predtým, ako tento jav dostal svoje pomenovanie. V roku 1811 Jöns Jacob Berzelius navrhol, že atómy nesú náboje, ktoré ovplyvňujú spôsob ich spájania. Tieto prvé myšlienky opisovali tento jav bez jeho merania.

Linus Pauling priradil tejto myšlienke číselnú hodnotu vo svojej práci z roku 1932 „The Nature of the Chemical Bond“, pričom hodnoty odvodil z nameraných energií väzieb. Táto práca prispela k udeleniu jeho Nobelovej ceny za chémiu v roku 1954.

Neskorší chemici navrhli ďalšie stupnice: stupnicu Roberta Mullikena z roku 1934 založenú na ionizačnej energii a elektrónovej afinite; Allredovu-Rochowovu stupnicu z roku 1958 založenú na náboji jadra a atómovom polomere; a stupnicu Lelanda Allena z roku 1989 založenú na spektroskopických údajoch. Pôvodná Paulingova stupnica zostáva najčastejšie vyučovanou a citovanou stupnicou.

Najčastejšie otázky

Na čo sa používa kalkulačka elektronegativity? Poskytuje rýchly prehľad hodnoty elektronegativity prvku podľa Paulingovej stupnice bez potreby tlačenej periodickej tabuľky. Používa sa pri riešení domácich úloh, písaní laboratórnych správ a ako všeobecná chemická pomôcka.

Ako vypočítam rozdiel elektronegativít? Vyhľadajte hodnotu každého prvku a potom od väčšieho čísla odčítajte menšie. Pre H a Cl platí 3,16 − 2,20 = 0,96.

Ktorý prvok má najvyššiu elektronegativitu? Fluór s hodnotou 3,98 na Paulingovej stupnici má v údajoch tejto kalkulačky najvyššiu hodnotu.

Ktorý prvok má najnižšiu elektronegativitu? Francium s hodnotou približne 0,70 má v údajoch tejto kalkulačky najnižšiu hodnotu.

Prečo vzácne plyny nemajú hodnoty elektronegativity? Väčšina vzácnych plynov (hélium, neón, argón, radón) tvorí väzby len zriedka, takže pre ne nebola nameraná zmysluplná hodnota. Kryptón a xenón sú výnimky: tvoria malý počet známych zlúčenín, a preto majú v tejto kalkulačke uvedené hodnoty.

Aký je rozdiel medzi elektronegativitou a elektrónovou afinitou? Elektronegativita opisuje, ako silno atóm priťahuje elektróny, keď je už viazaný na iný atóm; nemá jednotky a je definovaná relatívne k iným prvkom. Elektrónová afinita je energia uvoľnená pri získaní elektrónu samostatným, neviazaným atómom a meria sa v kJ/mol alebo eV. Tieto veličiny spolu súvisia, ale nie sú rovnaké.

Aké presné sú tieto hodnoty? Hodnoty pochádzajú z bežne publikovaných tabuliek podľa Paulingovej stupnice. Jednotlivé referenčné zdroje sa niekedy líšia o niekoľko stotín, čo odráža rozdielne merania alebo metódy výpočtu. Pri štúdiu a všeobecnej laboratórnej práci na tomto rozdiele zvyčajne nezáleží.

Referencie

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. a Rochow, E. G. (1958). „A scale of electronegativity based on electrostatic force.“ Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, 5(4), 264–268.
4. IUPAC. Periodická tabuľka prvkov.