เครื่องคำนวณความมีอิเล็กโทรเนกาทีฟ - ค่าสเกลพอลิงแบบทันที

เครื่องคำนวณค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตี

เครื่องคำนวณค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตี ใช้ค้นหาค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีตามสเกลพอลิงของธาตุเคมี ค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีเป็นตัววัดว่าอะตอมดึงอิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันเข้าหาตัวเองได้แรงเพียงใดเมื่อสร้างพันธะกับอะตอมอื่น เครื่องมือนี้ครอบคลุมธาตุทั้งหมด 118 ธาตุ เพียงพิมพ์ชื่อหรือสัญลักษณ์ แล้วจะแสดงสัญลักษณ์ ชื่อ และค่าตามสเกลพอลิงของธาตุนั้นบนสเกลภาพอย่างง่าย

ค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีคืออะไร?

เมื่ออะตอมสองอะตอมสร้างพันธะ ทั้งสองจะแบ่งปันอิเล็กตรอนหนึ่งคู่ ค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีอธิบายว่าการแบ่งปันคู่อิเล็กตรอนนั้นไม่เท่าเทียมกันเพียงใด อะตอมที่มีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีสูงจะดึงอิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันเข้าหาตัวเองมากกว่า ส่วนอะตอมที่มีค่าต่ำจะยึดอิเล็กตรอนไว้อย่างหลวมกว่า

การแบ่งปันที่ไม่เท่าเทียมกันนี้เรียกว่า สภาพขั้วของพันธะ ซึ่งส่งผลต่อหลายสิ่ง ได้แก่

• ความแข็งแรงและความยาวพันธะ
• สภาพมีขั้วของโมเลกุล — สารจะละลายในน้ำหรือน้ำมันหรือไม่
• ความว่องไวต่อปฏิกิริยา — ปฏิกิริยาใดมีแนวโน้มเกิดขึ้น
• สมบัติทางกายภาพ — จุดเดือด จุดหลอมเหลว และการละลาย

สเกลพอลิง

สเกลค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีที่ใช้กันแพร่หลายที่สุดสร้างขึ้นโดยนักเคมี Linus Pauling ใน ค.ศ. 1932 ค่านี้มีช่วงตั้งแต่ประมาณ 0.7 ถึง 4.0 ในข้อมูลของเครื่องมือนี้ ฟลูออรีนมีค่าสูงสุดคือ 3.98 และแฟรนเซียมมีค่าต่ำสุดคือ 0.70

พอลิงคำนวณสเกลนี้จากพลังงานพันธะที่วัดได้ ไม่ใช่จากการวัดทางกายภาพโดยตรง สมการดั้งเดิมคือ:

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

ในที่นี้ $\chi_A$ และ $\chi_B$ คือค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีของอะตอม A และ B, $E_{AB}$ คือพลังงานพันธะของพันธะ A–B (หน่วย kJ/mol) และ $E_{AA}$ กับ $E_{BB}$ คือพลังงานพันธะของพันธะ A–A และ B–B แนวคิดคือ หากพันธะ A–B แข็งแรงกว่าค่าเฉลี่ยของพันธะ A–A และ B–B ความแข็งแรงส่วนเกินนั้นเกิดจากการแบ่งปันอิเล็กตรอนที่ไม่เท่าเทียมกัน และขนาดของความแข็งแรงส่วนเกินจะบ่งบอกว่าความแตกต่างของค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีมีมากเพียงใด

เครื่องคำนวณนี้ไม่ได้คำนวณสมการดังกล่าว แต่เก็บตารางค่าพอลิงที่เผยแพร่ไว้แล้ว และค้นหาค่าตามการค้นหาแต่ละครั้ง เช่นเดียวกับตารางอ้างอิงแบบพิมพ์

วิธีคำนวณความแตกต่างของค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีและชนิดพันธะ

หากต้องการประมาณชนิดพันธะที่เกิดขึ้นระหว่างธาตุสองชนิด ให้ค้นหาค่าของธาตุแต่ละชนิดในเครื่องคำนวณ แล้วลบจำนวนที่น้อยกว่าออกจากจำนวนที่มากกว่า ผลลัพธ์มักแบ่งเป็นสามช่วงดังนี้:

ค่าแบ่งช่วงเหล่านี้เป็นหลักประมาณการที่สอนกันอย่างแพร่หลาย ไม่ใช่กฎตายตัว พันธะจริงมีลักษณะต่อเนื่องเป็นช่วง และพันธะบางชนิดที่อยู่ใกล้เส้นแบ่งอาจมีลักษณะผสมกัน

ตัวอย่างการคำนวณ หากต้องการตรวจสอบพันธะ H–Cl ให้ค้นหา "H" ในเครื่องคำนวณและจดค่าของมันไว้คือ 2.20 จากนั้นค้นหา "Cl" และจดค่าของมันไว้คือ 3.16 ลบค่าได้ดังนี้: 3.16 − 2.20 = 0.96 เนื่องจาก 0.96 อยู่ระหว่าง 0.4 และ 1.7 พันธะ H–Cl จึงเป็นพันธะโคเวเลนต์มีขั้ว

แนวโน้มค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีในตารางธาตุ

รูปแบบสองประการครอบคลุมตารางธาตุส่วนใหญ่:

• เมื่อเคลื่อนข้ามคาบจากซ้ายไปขวา ค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีจะเพิ่มขึ้น อะตอมมีจำนวนโปรตอนเพิ่มขึ้น แต่ยังคงมีชั้นอิเล็กตรอนชั้นนอกสุดเดิม ดังนั้นนิวเคลียสจึงดึงอิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันได้แรงขึ้น
• เมื่อเคลื่อนลงตามหมู่จากบนลงล่าง ค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีจะลดลง อิเล็กตรอนชั้นนอกสุดอยู่ห่างจากนิวเคลียสมากขึ้นในแต่ละแถวที่ถัดลงมา ทำให้แรงดึงอ่อนลง แม้จะมีจำนวนโปรตอนมากขึ้น

ฟลูออรีนซึ่งอยู่บริเวณขวาบนของตารางมีค่าสูงสุด ส่วนแฟรนเซียมซึ่งอยู่บริเวณซ้ายล่างมีค่าต่ำสุด

โลหะส่วนใหญ่มีค่าต่ำกว่า 2.0 และอโลหะส่วนใหญ่มีค่าสูงกว่านั้น แต่นี่เป็นเพียงแนวโน้มโดยประมาณ ไม่ใช่กฎ: โลหะแทรนซิชันบางชนิดมีค่าสูงกว่า เช่น ทองคำ (2.54) แพลทินัม (2.28) และโรเดียม (2.28)

วิธีใช้เครื่องคำนวณนี้

1. พิมพ์ชื่อของธาตุ เช่น "Oxygen" หรือสัญลักษณ์ เช่น "O" ลงในช่องป้อนข้อมูล
2. ผลลัพธ์จะแสดงสัญลักษณ์ ชื่อ และค่าตามสเกลพอลิงของธาตุ พร้อมเครื่องหมายบนสเกลภาพตั้งแต่ค่าต่ำถึงค่าสูง
3. เลือก "Copy" เพื่อคัดลอกค่าตัวเลข

ระบบค้นหาได้จากข้อความบางส่วน ("Oxy" จะค้นพบ Oxygen) และไม่คำนึงถึงตัวพิมพ์เล็กหรือพิมพ์ใหญ่ ("oxygen" และ "OXYGEN" ใช้ได้ทั้งคู่) ข้อมูลทั้งหมดเก็บอยู่ในหน้าเว็บเอง ดังนั้นการค้นหายังคงทำงานได้โดยไม่ต้องเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตเมื่อโหลดหน้าเว็บแล้ว

ธาตุที่ไม่มีค่าระบุ

ธาตุยี่สิบชนิดในเครื่องคำนวณนี้แสดงคำว่า "Not Available" แทนตัวเลข ในจำนวนนี้มีสี่ชนิดเป็นแก๊สมีตระกูล ได้แก่ ฮีเลียม นีออน อาร์กอน และเรดอน แก๊สเหล่านี้แทบไม่สร้างพันธะ เนื่องจากชั้นอิเล็กตรอนชั้นนอกสุดเต็มอยู่แล้ว คริปทอนและซีนอนสร้างสารประกอบจริงได้จำนวนเล็กน้อย และมีค่าระบุไว้คือ 3.00 และ 2.60

อีกสิบหกชนิดเป็นธาตุหนักที่มนุษย์สร้างขึ้น เริ่มตั้งแต่ลอว์เรนเซียม (ธาตุ 103) ไปจนถึงโอกาเนสซอน (ธาตุ 118) ธาตุเหล่านี้มีอยู่ในห้องปฏิบัติการเพียงช่วงสั้น ๆ และมีปริมาณน้อยเกินกว่าจะวัดพลังงานพันธะได้ จึงยังไม่มีการเผยแพร่ค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีที่เชื่อถือได้สำหรับธาตุเหล่านี้

แอกทิไนด์หลายชนิด ตั้งแต่อเมริเซียมถึงโนเบเลียม ใช้ค่าประมาณเดียวกันคือ 1.30 ในตารางอ้างอิงที่เผยแพร่ ค่าเช่นนี้เป็นค่าชั่วคราวที่อาศัยความคล้ายคลึงทางเคมี ไม่ใช่ค่าที่วัดแยกกันสำหรับธาตุแต่ละชนิด

ประวัติของสเกลพอลิง

นักเคมีสังเกตเห็นพฤติกรรมการดึงอิเล็กตรอนที่ไม่เท่าเทียมกันมานานก่อนที่จะมีชื่อเรียก ในปี 1811 Jöns Jacob Berzelius เสนอว่าอะตอมมีประจุที่ส่งผลต่อการรวมตัวกัน แนวคิดในยุคแรกเหล่านี้อธิบายผลดังกล่าวโดยไม่ได้วัดค่า

Linus Pauling กำหนดค่าเชิงตัวเลขให้กับแนวคิดนี้ในบทความปี 1932 เรื่อง "ธรรมชาติของพันธะเคมี" โดยอนุมานค่าจากพลังงานพันธะที่วัดได้ ผลงานนี้มีส่วนทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีในปี 1954

ต่อมานักเคมีเสนอสเกลอื่น ๆ ได้แก่ สเกลของ Robert Mulliken ที่เสนอในปี 1934 ซึ่งอาศัยพลังงานไอออไนเซชันและสัมพรรคภาพอิเล็กตรอน; สเกล Allred-Rochow ในปี 1958 ซึ่งอาศัยประจุนิวเคลียร์และขนาดอะตอม; และสเกลของ Leland Allen ที่เสนอในปี 1989 ซึ่งอาศัยข้อมูลสเปกโทรสโกปี สเกลดั้งเดิมของ Pauling ยังคงเป็นสเกลที่มีการสอนและอ้างถึงอย่างแพร่หลายที่สุด

คำถามที่พบบ่อย

เครื่องคำนวณค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีใช้ทำอะไร เครื่องมือนี้ให้ข้อมูลอ้างอิงอย่างรวดเร็วเกี่ยวกับค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีตามสเกลพอลิงของธาตุ โดยไม่ต้องใช้ตารางธาตุแบบพิมพ์ ผู้คนใช้เครื่องมือนี้ทำการบ้าน เขียนรายงานปฏิบัติการ และใช้อ้างอิงเคมีทั่วไป

คำนวณความแตกต่างของค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีอย่างไร ค้นหาค่าของธาตุแต่ละชนิด แล้วลบจำนวนที่น้อยกว่าออกจากจำนวนที่มากกว่า สำหรับ H และ Cl คือ 3.16 − 2.20 = 0.96

ธาตุใดมีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีสูงสุด ฟลูออรีน มีค่า 3.98 ตามสเกลพอลิง ซึ่งเป็นค่าสูงสุดในข้อมูลของเครื่องคำนวณนี้

ธาตุใดมีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีต่ำสุด แฟรนเซียม มีค่าประมาณ 0.70 ซึ่งเป็นค่าต่ำสุดในข้อมูลของเครื่องคำนวณนี้

เหตุใดแก๊สมีตระกูลจึงไม่มีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตี แก๊สมีตระกูลส่วนใหญ่ เช่น ฮีเลียม นีออน อาร์กอน และเรดอน แทบไม่สร้างพันธะ จึงยังไม่มีการวัดค่าที่มีความหมายสำหรับแก๊สเหล่านี้ คริปทอนและซีนอนเป็นข้อยกเว้น เนื่องจากสร้างสารประกอบที่รู้จักได้จำนวนเล็กน้อย จึงมีค่าระบุไว้ในเครื่องคำนวณนี้

ค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีต่างจากสัมพรรคภาพอิเล็กตรอนอย่างไร ค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีอธิบายว่าอะตอมดึงอิเล็กตรอนได้แรงเพียงใดขณะมีพันธะกับอะตอมอื่นอยู่แล้ว ค่านี้ไม่มีหน่วยและนิยามโดยเปรียบเทียบกับธาตุอื่น ส่วนสัมพรรคภาพอิเล็กตรอนคือพลังงานที่ปล่อยออกมาเมื่ออะตอมเดี่ยวที่ไม่มีพันธะรับอิเล็กตรอนเพิ่มหนึ่งตัว โดยวัดเป็น kJ/mol หรือ eV ทั้งสองค่ามีความสัมพันธ์กัน แต่ไม่ใช่ปริมาณเดียวกัน

ค่าเหล่านี้แม่นยำเพียงใด ค่าต่าง ๆ มาจากตารางค่าตามสเกลพอลิงที่เผยแพร่และใช้กันทั่วไป แหล่งอ้างอิงต่างกันบางครั้งอาจให้ค่าต่างกันไม่กี่ตำแหน่งทศนิยม ซึ่งสะท้อนความแตกต่างของการวัดหรือวิธีคำนวณ สำหรับการเรียนและการใช้งานในห้องปฏิบัติการทั่วไป ความแตกต่างนี้แทบไม่มีผล

เอกสารอ้างอิง

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. ตารางธาตุ.