Калькулятор електронегативності - миттєві значення шкали Полінга

Калькулятор електронегативності

Калькулятор електронегативності знаходить значення електронегативності хімічного елемента за шкалою Полінга. Електронегативність — це міра того, наскільки сильно атом притягує до себе спільні електрони, утворюючи зв’язок з іншим атомом. Цей інструмент охоплює всі 118 елементів: введіть назву або символ, і він покаже символ, назву та значення елемента за шкалою Полінга на простій наочній шкалі.

Що таке електронегативність?

Коли два атоми утворюють зв’язок, вони спільно використовують пару електронів. Електронегативність описує, наскільки нерівномірно розподілена ця пара. Атом із високою електронегативністю сильніше притягує спільні електрони до себе. Атом із низькою електронегативністю утримує їх слабше.

Такий нерівномірний розподіл називають полярністю зв’язку. Вона впливає на кілька властивостей:

• Міцність і довжина зв’язку
• Полярність молекули — на те, чи розчиняється речовина у воді або в олії
• Реакційну здатність — на те, які реакції є ймовірними
• Фізичні властивості — температуру кипіння, температуру плавлення, розчинність

Шкала Полінга

Найпоширенішу шкалу електронегативності створив хімік Лайнус Полінг у 1932 році. Вона простягається приблизно від 0,7 до 4,0. У даних цього інструмента фтор має найвище значення — 3,98, а францій — найнижче, 0,70.

Полінг обчислив шкалу на основі виміряних енергій зв’язку, а не безпосереднього фізичного вимірювання. Початкове рівняння має такий вигляд:

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

Тут $\chi_A$ і $\chi_B$ — електронегативності атомів A і B, $E_{AB}$ — енергія зв’язку A–B (у кДж/моль), а $E_{AA}$ і $E_{BB}$ — енергії зв’язків A–A і B–B. Ідея така: якщо зв’язок A–B міцніший за середнє значення для зв’язків A–A і B–B, додаткова міцність виникає через нерівномірний розподіл електронів, а її величина показує, наскільки великою є різниця електронегативностей.

Цей калькулятор не виконує це рівняння. Він зберігає таблицю вже опублікованих значень за шкалою Полінга й знаходить потрібне значення під час кожного пошуку, подібно до друкованої довідкової таблиці.

Як обчислити різницю електронегативностей і визначити тип зв’язку

Щоб оцінити, який тип зв’язку утворюється між двома елементами, знайдіть у калькуляторі значення кожного елемента, а потім відніміть менше число від більшого. Результат зазвичай поділяють на три діапазони:

Ці межі є поширеним навчальним практичним правилом, а не суворим законом. Реальні зв’язки утворюють безперервний спектр, і деякі зв’язки поблизу меж мають змішаний характер.

Приклад обчислення. Щоб перевірити зв’язок H–Cl, знайдіть у калькуляторі «H» і запишіть його значення: 2,20. Потім знайдіть «Cl» і запишіть його значення: 3,16. Виконайте віднімання: 3,16 − 2,20 = 0,96. Оскільки 0,96 лежить між 0,4 і 1,7, зв’язок H–Cl є полярним ковалентним.

Тенденції електронегативності в періодичній таблиці

Більшу частину періодичної таблиці охоплюють дві закономірності:

• У періоді (зліва направо) електронегативність зростає. Атоми набувають протонів, зберігаючи ту саму зовнішню електронну оболонку, тому ядро сильніше притягує спільні електрони.
• У групі (згори вниз) електронегативність зменшується. У кожному наступному рядку зовнішні електрони розташовані далі від ядра, що послаблює притягання, хоча протонів стає більше.

Фтор, розташований у правій верхній частині таблиці, має найвище значення. Францій у нижній лівій частині має найнижче.

Більшість металів мають значення нижче за 2,0, а більшість неметалів — вище, але це приблизна закономірність, а не правило: деякі перехідні метали мають вищі значення, зокрема золото (2,54), платина (2,28) і родій (2,28).

Як користуватися цим калькулятором

1. Введіть у поле назву елемента (наприклад, «Oxygen») або його символ (наприклад, «O»).
2. Результат покаже символ і назву елемента, значення за шкалою Полінга, а також позначку на наочній шкалі від низького до високого значення.
3. Виберіть «Copy», щоб скопіювати числове значення.

Пошук працює за частковим текстом («Oxy» знаходить Oxygen) і не враховує регістр («oxygen» і «OXYGEN» дають однаковий результат). Усі дані зберігаються безпосередньо на сторінці, тому після її завантаження пошук працює навіть без підключення до інтернету.

Елементи без зазначеного значення

Для двадцяти елементів у цьому калькуляторі замість числа показано «Not Available». Чотири з них є благородними газами: гелій, неон, аргон і радон. Ці гази рідко утворюють зв’язки, оскільки їхні зовнішні електронні оболонки вже повністю заповнені. Криптон і ксенон утворюють невелику кількість реальних сполук і мають зазначені значення: 3,00 та 2,60.

Інші шістнадцять — це важкі штучно створені елементи, починаючи з лоуренсію (елемент 103) і закінчуючи оганесоном (елемент 118). Вони існують лише короткий час у лабораторіях і в кількостях, надто малих для вимірювання енергій зв’язку, тому надійного значення електронегативності для них не опубліковано.

Кілька актиноїдів — від америцію до нобелію — мають однакове оцінене значення 1,30 в опублікованих довідкових таблицях. Це умовне значення, засноване на хімічній подібності, а не окремо виміряний показник для кожного елемента.

Історія шкали Полінга

Хіміки помічали нерівномірне притягання електронів задовго до появи відповідного терміна. У 1811 році Йонс Якоб Берцеліус припустив, що атоми мають заряди, які впливають на спосіб їхнього сполучення. Ці ранні ідеї описували явище, але не вимірювали його.

Лайнус Полінг надав цій ідеї числового вираження у своїй статті 1932 року «Природа хімічного зв’язку», вивівши значення на основі виміряних енергій зв’язку. Ця робота сприяла присудженню йому 1954 року Нобелівської премії з хімії.

Пізніше хіміки запропонували інші шкали: шкалу Роберта Маллікена 1934 року, засновану на енергії йонізації та спорідненості до електрона; шкалу Оллреда—Рохова 1958 року, засновану на заряді ядра та розмірі атома; і шкалу Леланда Аллена 1989 року, засновану на спектроскопічних даних. Оригінальна шкала Полінга залишається найпоширенішою в навчанні та наукових посиланнях.

Поширені запитання

Для чого використовують калькулятор електронегативності? Він дає змогу швидко знайти значення електронегативності елемента за шкалою Полінга без друкованої періодичної таблиці. Його використовують для виконання домашніх завдань, написання лабораторних звітів і загальних довідок із хімії.

Як обчислити різницю електронегативностей? Знайдіть значення кожного елемента, а потім відніміть менше число від більшого. Для H і Cl: 3,16 − 2,20 = 0,96.

Який елемент має найвищу електронегативність? Фтор зі значенням 3,98 за шкалою Полінга має найвище значення в даних цього калькулятора.

Який елемент має найнижчу електронегативність? Францій зі значенням приблизно 0,70 має найнижче значення в даних цього калькулятора.

Чому для благородних газів не вказують значення електронегативності? Більшість благородних газів (гелій, неон, аргон, радон) рідко утворюють зв’язки, тому для них не виміряно змістовного значення. Криптон і ксенон є винятками: вони утворюють невелику кількість відомих сполук, тому в цьому калькуляторі для них зазначено відповідні значення.

У чому різниця між електронегативністю та спорідненістю до електрона? Електронегативність описує, наскільки сильно атом притягує електрони, уже утворюючи зв’язок з іншим атомом; вона не має одиниць вимірювання і визначається відносно інших елементів. Спорідненість до електрона — це енергія, що виділяється, коли окремий незв’язаний атом приєднує електрон; її вимірюють у кДж/моль або еВ. Ці величини корелюють, але не є тотожними.

Наскільки точні ці значення? Значення взято з поширених опублікованих таблиць за шкалою Полінга. У різних довідкових джерелах вони іноді відрізняються на кілька сотих, що відображає різні вимірювання або методи обчислення. Для навчальних завдань і загальної лабораторної роботи ця різниця рідко має значення.

Джерела

1. Полінг, Л. (1932). «The Nature of the Chemical Bond. IV.» Journal of the American Chemical Society, 54(9), 3570–3582.
2. Маллікен, Р. С. (1934). «A New Electroaffinity Scale.» The Journal of Chemical Physics, 2(11), 782–793.
3. Оллред, А. Л. і Рохов, Е. Г. (1958). «A scale of electronegativity based on electrostatic force.» Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, 5(4), 264–268.
4. IUPAC. Періодична таблиця елементів.