Elektronegativitetskalkylator - Omedelbar Pauling-skalavärden

Elektronegativitetskalkylator

En elektronegativitetskalkylator slår upp ett grundämnes elektronegativitetsvärde enligt Paulingskalan. Elektronegativitet är ett mått på hur starkt en atom drar gemensamma elektroner till sig när den bildar en bindning med en annan atom. Verktyget omfattar alla 118 grundämnen: skriv in ett namn eller en symbol, så visas grundämnets symbol, namn och värde enligt Paulingskalan på en enkel visuell skala.

Vad är elektronegativitet?

När två atomer bildar en bindning delar de på ett elektronpar. Elektronegativitet beskriver hur ojämnt detta elektronpar delas. En atom med hög elektronegativitet drar de gemensamma elektronerna närmare sig. En atom med låg elektronegativitet håller dem mindre hårt.

Denna ojämna delning kallas bindningspolaritet. Den påverkar flera saker:

• Bindningens styrka och längd
• Molekylpolaritet — om ett ämne löser sig i vatten eller olja
• Reaktivitet — vilka reaktioner som sannolikt sker
• Fysikaliska egenskaper — kokpunkt, smältpunkt och löslighet

Paulingskalan

Den vanligaste elektronegativitetsskalan skapades av kemisten Linus Pauling år 1932. Den sträcker sig från ungefär 0,7 till 4,0. I verktygets data har fluor det högsta värdet, 3,98, och francium det lägsta, 0,70.

Pauling beräknade skalan utifrån uppmätta bindningsenergier, inte genom en direkt fysikalisk mätning. Den ursprungliga ekvationen är:

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

Här är $\chi_A$ och $\chi_B$ elektronegativiteten hos atomerna A och B, $E_{AB}$ är bindningsenergin för A–B-bindningen (i kJ/mol), och $E_{AA}$ och $E_{BB}$ är bindningsenergierna för A–A- och B–B-bindningar. Tanken är att om A–B-bindningen är starkare än medelvärdet av A–A- och B–B-bindningarna, kommer den extra styrkan från ojämn elektrondelning, och storleken på denna extra styrka visar hur stor skillnaden i elektronegativitet är.

Den här kalkylatorn använder inte den ekvationen. Den innehåller en tabell med redan publicerade Paulingvärden och slår upp ett värde för varje sökning, på samma sätt som en tryckt referenstabell.

Så beräknas skillnaden i elektronegativitet och bindningstyp

För att uppskatta vilken typ av bindning som bildas mellan två grundämnen slår man upp värdet för varje grundämne i kalkylatorn och subtraherar sedan det mindre talet från det större. Resultatet delas vanligtvis in i tre intervall:

Dessa gränsvärden är en allmänt undervisad tumregel, inte en strikt lag. Verkliga bindningar bildar ett kontinuerligt spektrum, och vissa bindningar nära en gräns uppvisar blandade egenskaper.

Räkneexempel. För att kontrollera H–Cl-bindningen söker man efter ”H” i kalkylatorn och noterar värdet 2,20. Sedan söker man efter ”Cl” och noterar värdet 3,16. Subtraktion: 3,16 − 2,20 = 0,96. Eftersom 0,96 ligger mellan 0,4 och 1,7 är H–Cl-bindningen polär kovalent.

Trender i elektronegativitet i periodiska systemet

Två mönster täcker större delen av periodiska systemet:

• Över en period (från vänster till höger) ökar elektronegativiteten. Atomerna får fler protoner men behåller samma yttre elektronskal, så kärnan drar starkare i de gemensamma elektronerna.
• Nedåt i en grupp (uppifrån och ned) minskar elektronegativiteten. De yttre elektronerna befinner sig längre från kärnan i varje följande rad, vilket försvagar dragningskraften trots att antalet protoner ökar.

Fluor, längst upp till höger i tabellen, har det högsta värdet. Francium, längst ned till vänster, har det lägsta.

De flesta metaller ligger under 2,0 och de flesta icke-metaller över detta värde, men det är ett grovt mönster, inte en regel: vissa övergångsmetaller har högre värden, däribland guld (2,54), platina (2,28) och rodium (2,28).

Så använder du kalkylatorn

1. Skriv in namnet på ett grundämne (till exempel ”Oxygen”) eller dess symbol (till exempel ”O”) i inmatningsfältet.
2. Resultatet visar grundämnets symbol, namn och värde enligt Paulingskalan samt en markör på en visuell skala från lågt till högt.
3. Välj ”Copy” för att kopiera det numeriska värdet.

Sökning fungerar med delar av texten (”Oxy” hittar Oxygen) och är inte känslig för stora och små bokstäver (både ”oxygen” och ”OXYGEN” fungerar). Alla data lagras på själva sidan, så sökningar fortsätter att fungera utan internetanslutning när sidan väl har laddats.

Grundämnen utan angivet värde

För tjugo grundämnen visar den här kalkylatorn ”Not Available” i stället för ett tal. Fyra av dem är ädelgaser: helium, neon, argon och radon. Dessa gaser bildar sällan bindningar eftersom deras yttre elektronskal redan är fyllda. Krypton och xenon bildar däremot ett litet antal verkliga föreningar och har angivna värden: 3,00 och 2,60.

De sexton andra är tunga, konstgjorda grundämnen, från lawrencium (grundämne 103) till oganesson (grundämne 118). De existerar endast kortvarigt i laboratorier och i mängder som är för små för att bindningsenergier ska kunna mätas, så inget tillförlitligt elektronegativitetsvärde har publicerats för dem.

Flera aktinider, från americium till nobelium, har samma uppskattade värde, 1,30, i publicerade referenstabeller. Detta är ett platshållarvärde baserat på kemisk likhet, inte ett separat uppmätt värde för varje grundämne.

Paulingskalans historia

Kemister lade märke till ojämnt elektrondragande beteende långt innan det fick ett namn. År 1811 föreslog Jöns Jacob Berzelius att atomer bär laddningar som påverkar hur de förenas. Dessa tidiga idéer beskrev effekten utan att mäta den.

Linus Pauling gav idén ett tal i sin artikel från 1932, ”The Nature of the Chemical Bond”, där han härledde värden från uppmätta bindningsenergier. Arbetet bidrog till att han tilldelades 1954 års Nobelpris i kemi.

Senare föreslog andra kemister andra skalor: Robert Mullikens 1934-skala, baserad på joniseringsenergi och elektronaffinitet; Allred–Rochow-skalan från 1958, baserad på kärnladdning och atomstorlek; samt Leland Allens 1989-skala, baserad på spektroskopiska data. Paulings ursprungliga skala är fortfarande den som lärs ut och citeras mest.

Vanliga frågor

Vad används en elektronegativitetskalkylator till? Den ger en snabb referens för ett grundämnes elektronegativitetsvärde enligt Paulingskalan utan att man behöver en tryckt periodisk tabell. Den används till läxor, laboratorierapporter och som allmän referens i kemi.

Hur beräknar man skillnaden i elektronegativitet? Slå upp värdet för varje grundämne och subtrahera sedan det mindre talet från det större. För H och Cl blir det 3,16 − 2,20 = 0,96.

Vilket grundämne har högst elektronegativitet? Fluor, med 3,98 på Paulingskalan, har det högsta värdet i kalkylatorns data.

Vilket grundämne har lägst elektronegativitet? Francium, med ungefär 0,70, har det lägsta värdet i kalkylatorns data.

Varför har ädelgaser inga elektronegativitetsvärden? De flesta ädelgaser (helium, neon, argon och radon) bildar sällan bindningar, så inget meningsfullt värde har uppmätts för dem. Krypton och xenon är undantag: de bildar ett litet antal kända föreningar och har därför angivna värden i denna kalkylator.

Vad är skillnaden mellan elektronegativitet och elektronaffinitet? Elektronegativitet beskriver hur starkt en atom drar till sig elektroner när den redan är bunden till en annan atom; den saknar enhet och definieras i förhållande till andra grundämnen. Elektronaffinitet är den energi som frigörs när en separat, obunden atom tar upp en elektron, mätt i kJ/mol eller eV. De korrelerar, men är inte samma storhet.

Hur noggranna är dessa värden? Värdena kommer från vanligt publicerade tabeller över Paulingskalan. Olika referenskällor skiljer sig ibland med några hundradelar, vilket återspeglar olika mätningar eller beräkningsmetoder. För skolarbete och allmänt laboratoriebruk spelar denna variation sällan någon roll.

Referenser

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. och 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.