Kalkulator elektronegativnosti - Trenutne vrednosti Paulingove lestvice

Kalkulator elektronegativnosti

Kalkulator elektronegativnosti poišče vrednost elektronegativnosti kemičnega elementa po Paulingovi lestvici. Elektronegativnost meri, kako močno atom pri tvorbi vezi z drugim atomom privlači skupne elektrone k sebi. To orodje zajema vseh 118 elementov: vnesite ime ali simbol, nato pa prikaže simbol, ime in vrednost elementa po Paulingovi lestvici na preprosti vizualni lestvici.

Kaj je elektronegativnost?

Ko dva atoma tvorita vez, si delita par elektronov. Elektronegativnost opisuje, kako neenakomerno je ta par porazdeljen. Atom z visoko elektronegativnostjo privlači skupne elektrone bliže k sebi. Atom z nizko elektronegativnostjo jih zadržuje bolj ohlapno.

Ta neenakomerna porazdelitev se imenuje polarnost vezi. Vpliva na več dejavnikov:

• Moč in dolžina vezi
• Molekulska polarnost — ali se snov raztaplja v vodi ali olju
• Reaktivnost — katere reakcije so verjetne
• Fizikalne lastnosti — vrelišče, tališče, topnost

Paulingova lestvica

Najpogostejšo lestvico elektronegativnosti je leta 1932 uvedel kemik Linus Pauling. Sega od približno 0,7 do 4,0. V podatkih tega orodja ima fluor najvišjo vrednost, 3,98, francij pa najnižjo, 0,70.

Pauling je lestvico izračunal iz izmerjenih energij vezi, ne na podlagi neposredne fizikalne meritve. Izvirna enačba je:

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

Pri tem sta $\chi_A$ in $\chi_B$ elektronegativnosti atomov A in B, $E_{AB}$ je energija vezi A–B (v kJ/mol), $E_{AA}$ in $E_{BB}$ pa sta energiji vezi A–A in B–B. Ideja je naslednja: če je vez A–B močnejša od povprečja vezi A–A in B–B, je dodatna moč posledica neenakomerne porazdelitve elektronov, njena velikost pa kaže, kako velika je razlika v elektronegativnosti.

Ta kalkulator te enačbe ne računa. V njem je tabela že objavljenih Paulingovih vrednosti, za vsako iskanje pa poišče ustrezno vrednost, podobno kot tiskana referenčna tabela.

Kako izračunati razliko elektronegativnosti in vrsto vezi

Če želite oceniti, kakšna vez nastane med dvema elementoma, v kalkulatorju poiščite vrednost vsakega elementa, nato pa od večjega števila odštejte manjše. Rezultat se običajno razvrsti v tri razpone:

Te meje so pogosto poučevano pravilo za grobo oceno, ne stroga zakonitost. Resnične vezi tvorijo zvezni spekter, nekatere vezi blizu meje pa imajo mešan značaj.

Primer izračuna. Če želite preveriti vez H–Cl, v kalkulatorju poiščite »H« in zabeležite njegovo vrednost, 2,20. Nato poiščite »Cl« in zabeležite njegovo vrednost, 3,16. Odštejte: 3,16 − 2,20 = 0,96. Ker 0,96 leži med 0,4 in 1,7, je vez H–Cl polarna kovalentna vez.

Trendi elektronegativnosti v periodnem sistemu

Večino periodnega sistema opisujeta dva vzorca:

• Po periodi od leve proti desni elektronegativnost narašča. Atomi pridobivajo protone, pri tem pa ohranjajo isto zunanjo elektronsko lupino, zato jedro močneje privlači skupne elektrone.
• Po skupini od zgoraj navzdol elektronegativnost pada. Zunanji elektroni so v vsaki naslednji vrstici bolj oddaljeni od jedra, zato je privlak šibkejši, čeprav je protonov več.

Fluor v zgornjem desnem delu tabele ima najvišjo vrednost. Francij v spodnjem levem delu ima najnižjo.

Večina kovin ima vrednost pod 2,0, večina nekovin pa nad njo, vendar gre le za grob vzorec, ne pravilo: nekatere prehodne kovine imajo višje vrednosti, med njimi zlato (2,54), platina (2,28) in rodij (2,28).

Kako uporabljati ta kalkulator

1. V vnosno polje vnesite ime elementa (na primer »Oxygen«) ali simbol (na primer »O«).
2. Rezultat prikaže simbol in ime elementa ter vrednost po Paulingovi lestvici, poleg tega pa še oznako na vizualni lestvici od nizke do visoke vrednosti.
3. Izberite »Copy«, da kopirate številsko vrednost.

Iskanje deluje tudi z delnim besedilom (»Oxy« najde element Oxygen) in ne upošteva velikosti črk (delujeta tako »oxygen« kot »OXYGEN«). Vsi podatki so shranjeni na sami strani, zato iskanje po njenem nalaganju deluje tudi brez internetne povezave.

Elementi brez navedene vrednosti

Pri dvajsetih elementih ta kalkulator namesto števila prikaže »Not Available«. Štirje med njimi so žlahtni plini: helij, neon, argon in radon. Ti plini redko tvorijo vezi, ker so njihove zunanje elektronske lupine že zapolnjene. Kripton in ksenon tvorita majhno število resničnih spojin in imata navedeni vrednosti: 3,00 in 2,60.

Preostalih šestnajst elementov je težkih, umetno pridobljenih elementov, od lavrencija (element 103) do oganesona (element 118). V laboratorijih obstajajo le kratek čas in v tako majhnih količinah, da njihovih energij vezi ni mogoče izmeriti, zato zanje ni bila objavljena zanesljiva vrednost elektronegativnosti.

Več aktinidov, od americija do nobelija, ima v objavljenih referenčnih tabelah enako ocenjeno vrednost, 1,30. To je približna vrednost, ki temelji na kemijski podobnosti, ne pa ločeno izmerjena vrednost za vsak element.

Zgodovina Paulingove lestvice

Kemiki so neenakomerno privlačenje elektronov opazili že dolgo, preden je dobilo ime. Leta 1811 je Jöns Jacob Berzelius predlagal, da imajo atomi naboje, ki vplivajo na njihovo povezovanje. Te zgodnje zamisli so opisovale pojav, ne da bi ga merile.

Linus Pauling je tej zamisli dal številčno vrednost v članku iz leta 1932 z naslovom »The Nature of the Chemical Bond«, pri čemer je vrednosti izpeljal iz izmerjenih energij vezi. Delo je prispevalo k njegovi 1954 Nobelovi nagradi za kemijo.

Poznejši kemiki so predlagali druge lestvice: Mullikenovo lestvico Roberta Mullikena iz 1934, ki temelji na ionizacijski energiji in elektronski afiniteti; lestvico Allreda in Rochowa iz 1958, ki temelji na jedrskem naboju in atomski velikosti; ter lestvico Lelanda Allena iz 1989, ki temelji na spektroskopskih podatkih. Paulingova izvirna lestvica ostaja najpogosteje poučevana in navajana.

Pogosta vprašanja

Za kaj se uporablja kalkulator elektronegativnosti? Omogoča hiter pregled vrednosti elektronegativnosti elementa po Paulingovi lestvici, ne da bi potrebovali tiskani periodni sistem. Uporablja se pri domačih nalogah, laboratorijskih poročilih in splošnem pregledovanju podatkov iz kemije.

Kako izračunam razliko elektronegativnosti? Poiščite vrednost vsakega elementa, nato pa od večjega števila odštejte manjše. Za H in Cl velja: 3,16 − 2,20 = 0,96.

Kateri element ima najvišjo elektronegativnost? Fluor z vrednostjo 3,98 po Paulingovi lestvici ima v podatkih tega kalkulatorja najvišjo vrednost.

Kateri element ima najnižjo elektronegativnost? Francij z vrednostjo približno 0,70 ima v podatkih tega kalkulatorja najnižjo vrednost.

Zakaj žlahtni plini nimajo vrednosti elektronegativnosti? Večina žlahtnih plinov (helij, neon, argon, radon) redko tvori vezi, zato zanje ni bila izmerjena smiselna vrednost. Kripton in ksenon sta izjemi: tvorita majhno število znanih spojin, zato imata v tem kalkulatorju navedeni vrednosti.

Kakšna je razlika med elektronegativnostjo in elektronsko afiniteto? Elektronegativnost opisuje, kako močno atom privlači elektrone, ko je že vezan z drugim atomom; nima enot in je določena glede na druge elemente. Elektronska afiniteta je energija, ki se sprosti, ko ločen, nevezan atom pridobi elektron, in se meri v kJ/mol ali eV. Vrednosti so povezane, vendar ne predstavljajo iste količine.

Kako natančne so te vrednosti? Vrednosti izvirajo iz pogosto objavljenih tabel po Paulingovi lestvici. Različni referenčni viri se včasih razlikujejo za nekaj stotink, kar odraža različne meritve ali metode izračuna. Pri študiju in splošni laboratorijski uporabi ta razlika le redko vpliva na rezultat.

Viri

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. in 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.