Elektronegativnost

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Pojdi na navigacijo Pojdi na iskanje

Elektronegativnost (χ) (relativna elektronegativnost) je temeljna kemijska lastnost atoma, kvantitativna značilnost sposobnosti atoma v molekuli, da premakne skupne elektronske pare proti sebi, t.j. sposobnost atomov, da pritegnejo elektrone drugih atomov. Najvišja stopnja elektronegativnosti je pri halogenih in močnih oksidantih ( p-elementi , F , O , N , Cl ), najnižja pa pri aktivnih kovinah ( s-elementi I. skupine ). [ vir? ]

Opis

Sodoben koncept elektronegativnosti atomov je uvedel ameriški kemik L. Pauling . S konceptom elektronegativnosti je razložil dejstvo, da je energija heteroatomske vezi A – B (A, B sta simbola katerega koli kemičnega elementa) na splošno večja od geometrijske sredine homoatomskih vezi A – A in B – B. [ vir? ]

Paulingova prva in splošno znana (najbolj razširjena) lestvica relativnih atomskih elektronegativnosti zajema vrednosti od 0,7 za atome francija do 4,0 za atome fluora . Fluor je najbolj elektronegativen element, sledi mu kisik (3,5), sledita dušik in klor (najnižje vrednosti elektronegativnosti imajo alkalijske in zemeljskoalkalijske kovine v območju 0,7-1,2, halogeni pa najvišje vrednosti v območju 4,0-2,5 Elektronegativnost tipičnih nekovin je v sredini splošnega območja vrednosti in je praviloma blizu 2 ali nekoliko več kot 2. Za elektronegativnost vodika velja 2,1. Pri večini prehodnih kovin so vrednosti elektronegativnosti v območju 1,5 - 2,0 Vrednosti elektronegativnosti težkih elementov glavnih podskupin so blizu 2,0. Obstaja tudi več drugih lestvic elektronegativnosti, ki temeljijo na različnih lastnostih snovi, vendar je relativna razporeditev elementov v njih približno enaka. [ vir? ]

Teoretično definicijo elektronegativnosti je predlagal ameriški fizik R. Mulliken . Izhajajoč iz očitne trditve, da je sposobnost atoma v molekuli, da nase pritegne naboj elektrona , odvisna od ionizacijske energije atoma in njegove afinitete do elektrona, je R. Mulliken uvedel koncept elektronegativnosti atoma A kot povprečno vrednost vezne energije zunanjih elektronov med ionizacijo valenčnih stanj (na primer od A - do A + ) in na tej podlagi predlagal zelo preprosto relacijo za elektronegativnost atoma: [ vir? ]

kjer sta J 1 A in ε A ionizacijska energija atoma in njegova elektronska afiniteta .

Trenutno obstaja veliko različnih metod za določanje elektronegativnosti atomov, katerih rezultati se med seboj dobro ujemajo, z izjemo relativno majhnih razlik, v vsakem primeru pa so notranje skladni.
Poleg zgoraj opisane Mullikenove lestvice obstaja več kot 20 različnih drugih lestvic elektronegativnosti (katerih vrednosti temeljijo na različnih lastnostih snovi), med katerimi je Paulingova lestvica (temelji na vezni energiji pri tvorbi kompleksne snovi od preprostih), lestvica Olred-Rohov (na podlagi elektrostatične sile, ki deluje na zunanji elektron), lestvica Oganova [1] [2] [3] itd. Formula, ki jo je leta 2021 predlagal Oganov, upošteva ionska stabilizacija molekule kot multiplikacijske komponente in omogoča izračun z večjo natančnostjo, tako z majhnimi razlikami v elektronegativnosti , kot pri velikih. [ena]

Vrednosti lestvic elektronegativnosti, izračunane po različnih formulah [2]
Element lestvici

Pauling

(eV -1/2 )

lestvici

Mulliken

(eV)

lestvici

Allen

(eV)

lestvici

Martynov in Batsanova

(eV -1/2 )

lestvici

Oganova

(brez dimenzij

vrednote)

H 2.2 7.18 2,3 - 3.04
Li 0,98 3 0,912 0,95 2.17
Na 0,93 2.84 0,869 0.9 2.15
K 0,82 2.42 0,734 0.8 2.07
Rb 0,82 2.33 0,706 0.8 2.07
Cs 0,79 2.18 0,659 0,75 1,97
Fr 0.7 2.21 0,67 0.7 2.01
Bodi 1.57 4.41 1,576 1.5 2.42
Mg 1.31 3.62 1.293 1,2 2.39
pribl eno 3.07 1.034 eno 2.2
Sr 0,95 2.87 0,963 eno 2.13
Ba 0,89 2.68 0,881 0.9 2.02
Ra 0.9 2.69 0,89 0.9 -
sc 1.36 3.37 1.19 1.3 2.35
ti 1.54 3.45 1.38 1.6 2.23
V 1.63 3.64 1.53 (II) 1,5 (III) 1,7 (V) 2,00 2.08
Kr 1.66 3.72 1.65 (II) 1,6 (III) 1,8 (V) 2.2 2.12
Mn 1.55 3.46 1,75 (II) 1,5 (III) 1,8 (IV) 2,0 (VII) 2,3 2.2
Fe 1.83 4.03 1.8 (II) 1,8 (III) 1,9 2.32
Co 1.88 4.27 1.84 (II) 1,8 (III) 2,0 (IV) 3.1 2.34
Ni 1.91 4.4 1.88 (II) 1,9 (III) 2,0 (IV) 3.4 2.32
Cu 1.9 4.48 1,85 (I) 1.8) (II) 2.1 2.86
Zn 1.65 4.4 1.59 1.6 2.26
Y 1.22 3.26 1.12 1.25 2.52
Zr 1.33 3.53 1.32 1.5 2.05
Opomba 1.6 3.84 1.41 (III) 1,6 (V) 1,9 2.59
Mo 2.16 3.92 1.47 (IV) 1.8 (VI) 2.2 2.47
Tc 1.9 3.91 1.51 (IV) 1.9 2.82
Ru 2.2 4.2 1.54 (II) 2,0 (III) 2,0 (IV) 2.1 2.68
Rh 2.28 4.3 1.56 (II) 2.1 (III) 2.1 2.65
Pd 2.2 4.45 1.58 (II) 2,2 (III) 2,2 (IV) 2.3 2.7
Ag 1.93 4.44 1.87 1.9 2.88
CD 1.69 4.14 1.52 1.7 2.36
Hf 1.3 3.5 1.16 1.4 2.01
Ta 1.5 4.1 1.34 (III) 1,5 (V) 1,8 2.32
W 2.36 4.4 1.47 (IV) 1,8 (V) 2.1 2.42
Re 1.9 3,97 1.6 (IV) 1.9 2.59
Os 2.2 4.89 1.65 (II) 2,0 (III) 2,1 (IV) 2.2 2.72
Ir 2.2 5.34 1.68 (II) 2.1 (III) 2.2 2.79
Pt 2.28 5.57 1.72 (II) 2,3 (III) 2,3 (IV) 2.4 2,98
Au 2.54 5.77 1.92 (I) 2,0 (III) 2.4 2.81
Hg 2 4,97 1.76 1.8 2.92
B 2.04 4.29 2.05 1.9 3.04
Al 1.61 3.21 1,613 1.5 2.52
Ga 1.81 3.21 1756 1.7 2.43
V 1,78 3.09 1,656 1.8 2.29
Tl 1.62 3.24 1789 (I) 1,4 (III) 1,9 2.26
C 2.55 6.26 2,544 2.5 3.15
Si 1.9 4.77 1.916 1.9 2.82
Ge 2.01 4.57 1.994 2 2.79
Sn 1,96 4.23 1,824 (II) 1,8 (IV) 2,0 2.68
Pb 2.33 3.89 1,854 (II) 1.9 (IV) 2.1 2.62
N 3.04 7.23 3.066 3 3.56
P 2.19 5.62 2,253 2.1 3.16
Kot 2.18 5.31 2,211 2 3.15
Sb 2.05 4.85 1,984 (III) 1,9 (V) 2.2 3.05
Bi 2.02 4.11 2.01 (III) 1,9 (V) 2.2 -
O 3.44 7.54 3.61 3.55 3.78
S 2.58 6.22 2,589 2.5 3.44
Se 2.55 5.89 2,424 2.4 3.37
Te 2.1 5.49 2.158 2.1 3.14
Po 2 4.91 2.19 2 -
F 3,98 10.41 4.193 4 4
Cl 3.16 8.29 2.869 3 3.56
Br 2.96 7.59 2.685 2.8 3.45
jaz 2.66 6.76 2,359 2.5 3.2
Pri 2.2 5.87 2.39 2.2 -
La 1.1 3.06 - 1,2 2.49
Ce 1.12 3.05 - - 2.61
Pr 1.13 3.21 - - 2.24
Nd 1.14 3.72 - - 2.11
popoldan 1.13 2.86 - - -
Sm 1.17 2.9 - - 1.9
eu 1,2 2.89 - - 1.81
Gd 1,2 3.14 - - 2.4
Tb 1.1 3.51 - - 2.29
Dy 1.22 3.15 - - 2.07
Ho 1.23 3.18 - - 2.12
Er 1.24 3.21 - - 2.02
Tm 1.25 3.61 - - 2.03
Yb 1.1 3.12 - - 1,78
Lu 1.27 2.89 1.09 - 2.68
Th 1.3 3.63 - (IV) 1.3 2.62
U 1.38 3.36 - (IV) 1,4 (V) 1,6 (VI) 1,8 2.45
on - 12.29 4.16 - -
Ne - 10.78 4.787 - -
Ar - 7.88 3.242 - -
Kr 3.23 7 2.966 - -
Xe 3.02 6.07 2,582 - -
Rn 2.81 5.37 2.6 - -

Strogo gledano, stalne elektronegativnosti elementu ni mogoče pripisati. Elektronegativnost atoma je odvisna od številnih dejavnikov, zlasti od valenčnega stanja atoma, formalnega oksidacijskega stanja , vrste spojine, koordinacijskega števila , narave ligandov, ki sestavljajo okolje atoma v atomu. molekularni sistem in nekateri drugi. V zadnjem času se za karakterizacijo elektronegativnosti vse pogosteje uporablja tako imenovana orbitalna elektronegativnost, ki je odvisna od vrste atomske orbitale, ki sodeluje pri tvorbi vezi, in od njene elektronske populacije, torej od tega, ali atomsko orbitalo zaseda osamljeni elektron. par, je enkrat naseljen z neparnim elektronom ali je prazen. ... Toda kljub dobro znanim težavam pri razlagi in definiciji elektronegativnosti ostaja vedno potrebna za kvalitativni opis in napovedovanje narave vezi v molekularnem sistemu, vključno z energijo vezave, porazdelitvijo naboja elektronov in stopnjo ionnost ( polarnost ), konstanta sile itd.

V obdobju hitrega razvoja kvantne kemije kot sredstva za opisovanje molekularnih tvorb (sredina in druga polovica 20. stoletja) se je za plod izkazal pristop L. Paulinga, ki je med drugimi študijami uvedel svojo lestvico elektronegativnosti. , v katerem fluor ( ), najmanjši znesek pa je francij ( ). Stopnja ionnosti vezi, to je prispevek strukture, pri kateri bolj elektronegativni atom popolnoma "vzame" valenčne elektrone zase, k splošni resonančni "sliki", je v tej teoriji opredeljena kot

kje - razlika med elektronegativnostmi atomov, ki tvorijo vez.

Eden najnaprednejših pristopov trenutno je Sandersonov pristop. Ta pristop temelji na zamisli o poravnavi elektronegativnosti atomov med tvorbo kemične vezi med njimi. V številnih študijah so bile ugotovljene povezave med Sandersonovimi elektronegativnostmi in najpomembnejšimi fizikalno-kemijskimi lastnostmi anorganskih spojin velike večine elementov periodnega sistema. [4] Modifikacija Sandersonove metode, ki temelji na prerazporeditvi elektronegativnosti med atomi molekule za organske spojine, se je izkazala za zelo plodno. [5] [6] [7]

Praktična lestvica za elektronegativnost atomov

Podrobno iskanje razmerja med lestvicami elektronegativnosti je omogočilo oblikovanje novega pristopa k izbiri praktične lestvice elektronegativnosti atomov. Praktična lestvica elektronegativnosti atomov temelji na Luo-Bensonovem konceptu, ki uporablja koncept kovalentnega polmera r . Fizično je elektronegativnost atoma χ LB količina, sorazmerna privlačni energiji valenčnega elektrona, ki se nahaja na razdalji r od atomskega jedra:

Kjer sta m in n število p- in s- elektronov v valenčni lupini atoma.

Luo in Benson sta sama priporočila natančnejše ime " kovalentni potencial " za vrednost χ LB (elektronegativnost atomov). V procesu razvoja praktične lestvice elektronegativnosti je bila Luo in Bensonova lestvica dopolnjena z elektronegativnostmi d- in f-elementov, pri čemer je bilo v računsko kontrolo uvedeno število zunanjih elektronov, enako dve. Vrednosti elektronegativnosti atomov v praktični lestvici χ * in njihovi kovalentni polmeri r ( Å ) so podani v tabeli:

Vrednosti elektronegativnosti atomov v praktičnem merilu χ * in njihov kovalentni polmer r, (Å). [osem]
Z Element χ * r
eno H 2.7 0,371
3 Li 0,75 1,337
4 Bodi 2.08 0,96
5 B 3.66 0,82
6 C 5.19 0,771
7 N 6.67 0,75
osem O 8.11 0,74
9 F 9,915 0,706
enajst Na 0,65 1.539
12 Mg 1.54 1.30
trinajst Al 2.40 1,248
14 Si 3.41 1.173
15 P 4.55 1.10
šestnajst S 5.77 1.04
17 Cl 7.04 0,994
devetnajst K 0,51 1.953
dvajset pribl 1.15 1.74
21 sc 1.49 1.34
22 ti 1.57 1.27
23 V 1.65 1.21
24 Kr 1.72 1.16
25 Mn 1.71 1.17
26 Fe 1.72 1.16
27 Co 1.83 1.09
28 Ni 1.92 1.04
29 Cu 2.30 0,87
trideset Zn 1.87 1.07
31 Ga 2.38 1.26
32 Ge 3.24 1.223
33 Kot 4.20 1.19
34 Se 5.13 1.17
35 Br 6.13 1.141
37 Rb 0,48 2.087
38 Sr 1.05 1.91
39 Y 1.31 1.52
40 Zr 1.40 1.43
41 Opomba 1.43 1.40
42 Mo 1.46 1.37
43 Tc 1.56 1.28
44 Ru 1.65 1.21
45 Rh 1.69 1.18
46 Pd 1,80 1.11
47 Ag 1,79 1.12
48 CD 1.56 1.28
49 V 2.00 1.497
50 Sn 2.83 1.412
51 Sb 3.62 1.38
52 Te 4.38 1.37
53 jaz 5.25 1.333
55 Cs 0,43 2,323
56 Ba 1.01 1,98
57 La 1.17 1.71
59 Pr 1.20 1.66
61 popoldan 1.23 1.63
63 eu 1.23 1.62
65 Tb 1.28 1.56
67 Ho 1.31 1.53
69 Tm 1.33 1.50
70 Yb 1.34 1.49
71 Lu 1.36 1.47
72 Hf 1.41 1.42
73 Ta 1.44 1.39
74 W 1.45 1.38
75 Re 1.46 1.37
76 Os 1.46 1.37
77 Ir 1.46 1.37
78 Pt 1.49 1.34
79 Au 1.50 1.33
80 Hg 1.51 1.32
81 Tl 1.91 1.57
82 Pb 2.60 1.55
83 Bi 3.29 1.52
84 Po 4.03 1.49
85 Pri 4.67 1.50

Nabor vrednosti χ *, podanih v tabeli, dokazuje pomembno značilnost praktične lestvice elektronegativnosti: vrednost elektronegativnosti za vodik na tej lestvici χ * (H) = 2,7 določa jasno mejo med kovinami (M) in ne. -kovine [H]: χ * (M) < χ * [H]. Izjema so le post-tranzicijske kovine (Sn, Bi, Po), medtem ko ima na drugih lestvicah vrednosti elektronegativnosti, nižje elektronegativnosti vodika poleg kovin največ nekovin (B, Si, Ge, As , Sb, Te), na Parr-Pearsonovi lestvici pa celo ogljik, fosfor, žveplo, selen, jod. [osem]

Poseben položaj vodika v praktični lestvici daje razlog, da elektronegativnost vodika obravnavamo kot "mero" elektronegativnosti elementov, ki omogoča prehod na brezdimenzijsko praktično lestvico χ *, opredeljeno kot razmerje χ * (X) / χ * (H). [osem]

Relativne vrednosti elektronegativnosti

Skupina IA II A III B IV B VB VI B VII B VIII B VIII B VIII B IB II B III A IV A VA VI A VII A VIII A
Obdobje
eno H
2.20
on
4.5
2 Li
0,99
Bodi
1.57
B
2.04
C
2.55
N
3.04
O
3.44
F
3,98
Ne
4.4
3 Na
0,98
Mg
1.31
Al
1.61
Si
1,90
P
2.19
S
2.58
Cl
3.16
Ar
4.3
4 K
0,82
pribl
1.00
sc
1.36
ti
1.54
V
1.63
Kr
1.66
Mn
1.55
Fe
1.83
Co
1.88
Ni
1.91
Cu
1,90
Zn
1.65
Ga
1.81
Ge
2.01
Kot
2.18
Se
2.55
Br
2.96
Kr
3.00
5 Rb
0,82
Sr
0,95
Y
1.22
Zr
1.33
Opomba
1.6
Mo
2.16
Tc
1.9
Ru
2.2
Rh
2.28
Pd
2.20
Ag
1.93
CD
1.69
V
1,78
Sn
1,96
Sb
2.05
Te
2.1
jaz
2.66
Xe
2.60
6 Cs
0,79
Ba
0,89
*
Hf
1.3
Ta
1.5
W
2.36
Re
1.9
Os
2.2
Ir
2.20
Pt
2.28
Au
2.54
Hg
2.00
Tl
1.62
Pb
2.33
Bi
2.02
Po
2.0
Pri
2.2
Rn
2.2
7 Fr

0.7

Ra
0.9
**
Rf
Db
Sg
Bh
Hs
Mt
Ds
Rg
Cn
Nh
Fl
Mc
Lv
Ts
Og
Lantanidi *
La
1.1
Ce
1.12
Pr
1.13
Nd
1.14
popoldan
1.13
Sm
1.17
eu
1,2
Gd
1,2
Tb
1.1
Dy
1.22
Ho
1.23
Er
1.24
Tm
1.25
Yb
1.1
Lu
1.27
aktinidi **
Ac
1.1
Th
1.3
Pa
1.5
U
1.38
Np
1.36
Pu
1.28
Am
1.13
cm
1.28
Bk
1.3
Prim
1.3
Es
1.3
Fm
1.3
Md
1.3
#
1.3
Lr
1.291
Elektronegativnost.jpg

Opombe (uredi)

  1. 1 2 Ustanovitelj: Neprofitno partnerstvo "Mednarodno partnerstvo za širjenje znanstvenega znanja" Naslov: 119234, Moskva, GSP-1, Leninskie Gory, Moskovska državna univerza, D. 1. Skoltech je ustvaril novo lestvico elektronegativnosti . "Znanstvena Rusija" - znanost v podrobnosti! (7. april 2021). Datum zdravljenja: 10. maj 2021.
  2. 1 2 Christian Tantardini, Artem R. Oganov. Thermochemical electronegativities of the elements (eng.) // Nature Communications. - 07.04.2021. - Zv. 12 , št . 1 . - str. 2087 . - ISSN 2041-1723 . - doi : 10.1038/s41467-021-22429-0 .
  3. Maxim Abaev Elektroni in mačke // Znanost in življenje , 2021, št. 6. - str. 88-91
  4. Sanderson RT Kemične vezi in energija vezi. NY: Acad. Press, 1976. - 218 str.
  5. S. S. Batsanov, Strukturna kemija. Dejstva in odvisnosti. - M: Dialog-MGU, 2000 .-- 292 str. ISBN 5-89209-597-5
  6. N. S. Zefirov, M. A. Kirpichenok, F. F. Izmailov, M. I. Trofimov, Dokl. AN SSSR , 296 , 1987, 883.
  7. M. I. Trofimov, E. A. Smolenskiy, Bilten Akademije znanosti. Kemijska serija , 2005, 2166-2176.
  8. 1 2 3 Filippov G.G., Gorbunov A.I. Nov pristop k izbiri praktične lestvice elektronegativnosti atomov .. - Russian Chemical Journal, 1995. - V. 39, številka 2. - S. 39-42.

Poglej tudi