Электроотрицательность

Электроотрицательность (аббревиатура EN ; символ ( греч. Chi )) - это относительная мера способности атомов притягивать связывающие электронные пары в химических связях . Электроотрицательность определяется соответствующим зарядом ядра и атомным радиусом и может использоваться для оценки полярности и характера ионной связи в связи между двумя атомами: чем больше разница в электроотрицательности связанных элементов, тем более полярна связь. . ${\ displaystyle \ chi}$

Атомы с высокой электроотрицательностью также называют электроотрицательными , а атомы с низкой электроотрицательностью - электроположительными . Электроотрицательность атома в молекуле или в анионе зависит от энергии ионизации или сродства к электрону и тем больше, чем меньше электронов отсутствует на внешней оболочке конфигурации благородного газа , потому что «промежутки» стремятся заполниться. Следовательно, электроотрицательность обычно увеличивается слева направо в течение одного периода элемента, когда атомный номер становится выше. Внутри группы элементов электроотрицательность уменьшается сверху вниз, в основном потому, что расстояние до ядра увеличивается и, таким образом, уменьшается притяжение ядра к связывающим электронам.

Неметаллы более электроотрицательны, чем металлы, предпочтительно принимают электроны и, следовательно, имеют более высокие значения электроотрицательности, чем металлы, которые только слабо электроотрицательны и предпочтительно выделяют электроны. Предположение, что благородные газы не проявляют электроотрицательности, потому что они находятся в очень стабильном состоянии и потому что значения электроотрицательности благородных газов отсутствуют в таблицах цитируемых учебников и неверно. После того, как благородные газы производили химические соединения, z. Б. Для ксенона и криптона можно вычислить значения электроотрицательности шкалы Полинга, которые приблизительно соответствуют значениям галогенов. С помощью более новых методов стало возможным рассчитать численные значения для других благородных газов по шкалам электроотрицательности по Малликену и Рохову, которые выше, чем у галогенов. Для гелия, например, они равны 5,50 по Allred-Rochow и 4,86 ​​по Mullikan.

Правила и точность

Существуют различные методы расчета EN. Основная трудность здесь заключается в том, что EN относится к поведению конкретного атома в атомной группе с одинарными связями, а не к отдельным изолированным атомам в газовом состоянии, как в случае с энергией ионизации и сродством к электрону. Таким образом, электроотрицательность зависит от типа и количества атомов, связанных с рассматриваемым атомом, и возможно, что для. Б. атом хлора в соединении трихлорид фосфора , в котором три атома хлора присоединены в качестве лигандов к атому Р, имеет различную электроотрицательность , чем атом хлора в анион хлората , в которых атом Cl из трех P- атомов в качестве лигандов окружен. Кроме того, при вычислении значений электроотрицательности и численном указании значений без единиц измерения методы расчета могут основываться на других различных свойствах молекул в дополнение к энергии ионизации и электроотрицательности. Это привело к тому, что существует три шкалы ( шкала Рохоу, шкала Малликена, шкала Полинга ) для вычисленных электроотрицательностей, каждая из которых имеет несколько разные значения электроотрицательностей, вычисленных с использованием разных методов.

Несмотря на упомянутые трудности, а также связанные с ними ограничения и неопределенности, концепция электроотрицательности остается полезной, если не придавать слишком большое значение значениям, рассчитанным различными методами.

Приложения

Значения электроотрицательностей можно использовать для оценки того, является ли данная атомная связь полярной или неполярной ковалентной или ионной связью . Итак, з. Б. для следующих трех соединений фтора F ₂ , HF и LiF следующие различия электроотрицательности:

• для элементарного фтора F ₂  : разница 4,0 - 4,0 = 0, неполярная ковалентная связь, потому что связывающие электроны равномерно распределены между двумя атомами фтора.
• для фтороводорода HF: разница 4,0 - 2,1 = 1,9, полярная ковалентная связь, потому что связывающие электроны неравномерно распределены в пользу атома фтора. Это также означает, что молекула HF имеет характер диполя и, следовательно, также дипольный момент , размер которого имеет сильное влияние на физические свойства молекулы.
• для фторида лития LiF: разница 4,0 - 1,0 = 3,0, ионная связь, поскольку наибольшее значение разницы электроотрицательностей в примере указывает на то, что связывающие электроны распределены очень неравномерно в пользу атома фтора.

Вычисляя разность электроотрицательностей между возможными партнерами по реакции, можно сделать выводы о серьезности активированных реакций и химической связи в образующихся веществах с помощью практических правил.

Системы классификации

Модель электроотрицательности была введена Линусом Полингом в 1932 году и позже несколько раз уточнялась. Сегодня, помимо шкалы Полинга, используются также шкалы Оллреда-Рохоу и Малликена.

Шкала Оллреда-Рохоу

Электроотрицательность согласно Альберту Л. Оллреду и Юджину Г. Рохову (1958) также часто называют или . ${\ displaystyle c_ {AR}}$${\ displaystyle \ chi _ {AR}}$

Шкала основана на учете, что электроотрицательность пропорциональна электростатическому притяжению F, которое ядерный заряд Z оказывает на связывающие электроны (экранированные от внутренних электронов):

${\ Displaystyle F \ sim {\ гидроразрыва {е ^ {2} \ cdot Z _ {\ rm {eff}}} {г ^ {2}}}}$

где г атомный радиус, е элементарного заряд и эффективный атомный номер . ${\ displaystyle Z _ {\ rm {eff}}}$

Шкала Малликена

(1934 г. по шкале Малликена, электроотрицательность Роберта С. Малликена как среднее значение по умолчанию) рассчитываются энергия ионизации и сродство к электрону ( сродство к электрону ):${\ displaystyle E_ {I}}$ ${\ displaystyle E _ {\ rm {ea}}}$

${\ displaystyle \ chi _ {\ rm {M}} = {\ frac {E _ {\ rm {ea}} + E_ {I}} {2}}}$

Эта энергия выражается в электрон-вольтах .

Шкалу Малликена можно довольно хорошо адаптировать к шкале Полинга по следующей формуле:

${\ displaystyle \ chi _ {P} = 1 {,} 35 \, \ chi _ {M} ^ {1/2} -1 {,} 37}$

Также используются другие формулы преобразования, например линейная формула:

${\ Displaystyle \ чи _ {P} = 0,336 \ влево (\ чи _ {M} -0,615 \ вправо)}$

Шкала Полинга

Модель Полинга основана на разнице электроотрицательностей между двумя атомами A и B как мера ионной части их связи AB. Это предполагает знание экспериментально определенных энергий диссоциации связей молекул A - B, A ₂ и B ₂ .

Разница в электроотрицательности между двумя атомами A и B возникает из-за:

${\ displaystyle D_ {AB} - {\ sqrt {D_ {AA} D_ {BB}}} = 96 {,} 48 ~ {\ frac {\ rm {кДж}} {\ rm {mol}}} (\ chi _ {A} - \ chi _ {B}) ^ {2}}$

Чтобы рассчитать безразмерные значения электроотрицательности химических элементов по разнице, значение фтора было принято за точку отсчета. ${\ displaystyle \ chi _ {F} = 3 {,} 98}$

В литературе часто встречаются разные значения EN по Полингу, что можно объяснить следующими причинами:

1. Эта энергия диссоциации связей трудно экспериментален доступ для некоторых элементов или соединений.
2. Ранее использовались эталонные значения и .${\ displaystyle \ chi _ {F} = 4 {,} 00}$${\ displaystyle \ chi _ {H} = 2 {,} 10}$
3. Вместо среднего геометрического в прошлом также использовалось среднее арифметическое .${\ displaystyle {\ sqrt {D_ {AA} D_ {BB}}}}$ ${\ displaystyle {\ tfrac {D_ {AA} + D_ {BB}} {2}}}$
4. Наконец, в литературе есть разные значения коэффициента пропорциональности.

Другие шкалы электроотрицательности

Согласно Леланду К. Аллену , электроотрицательность рассчитывается на основе энергетического состояния валентных электронов, что позволяет проводить спектроскопическое определение. Р. Т. Сандерсон приписывает электроотрицательность, как у Олреда и Рохоу, эффективному ядерному заряду .

Сноски и отдельные ссылки

1. ↑ ^{a b c} Запись об электроотрицательности . В: Сборник химической терминологии ИЮПАК («Золотая книга») . doi : 10.1351 / goldbook.E01990 Версия: 2.1.5.
2. ↑ ^{а б в} Теодор Л. Браун, Х. Юджин ЛеМэй, Брюс Э. Бурстен: Chemie. Центральная наука . Pearson Studium, 2007, ISBN 978-3-8273-7191-1 , стр. 364-368 . 
3. ↑ ^{a b} Теодор Л. Браун, Х. Юджин Ле Мэй, Химия. Учебник для всех естествоиспытателей | VCH Verlagsgesellschaft D6940 Weinheim, 1988, ISBN 3-527-26241-5 , стр. 199
4. ^ LC Allen, JE Huheey: Определение электроотрицательности и химия благородных газов. В: Журнал неорганической и ядерной химии . 1980, 42, стр. 1523-1524, DOI : 10.1016 / 0022-1902 (80) 80132-1 .
5. ^ AL Allred, EG Rochow: шкала электроотрицательности, основанная на электростатической силе. В: Журнал неорганической и ядерной химии. 5, 1958, стр. 264, DOI: 10.1016 / 0022-1902 (58) 80003-2 .
6. ↑ ^{a b c} Питер У. Аткинс и Хулио де Паула: Физическая химия . 5-е издание. Wiley-VCH-Verl, Weinheim 2013, ISBN 978-3-527-33247-2 , стр. 410 . 
7. ^ Стивен Г. Братч .: Пересмотренные электроотрицательности Малликена . В кн . : Журнал химического образования . 65-е издание. Нет. 1 , 1988, с. 38 . 
8. ↑ Иногда в формуле пересчета также используются другие числовые параметры (там же).
9. ↑ Дэвид Р. Лид (Ред.): Справочник по химии и физике CRC . 90-е издание. (Интернет-версия: 2010 г.), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Molecular Structure and Spectroscopy, pp. 9-98.
10. ↑ ^{a b c d} Не определено для шкалы Полинга, см.
    LC Allen, JE Huheey: Определение электроотрицательности и химический состав благородных газов . В: Журнал неорганической и ядерной химии . Лента 42 , 1980, стр. 1523-1524 , DOI : 10.1016 / 0022-1902 (80) 80132-1 . Т.Л. Мик: Электроотрицательность благородных газов . В кн . : Журнал химического образования . Лента 
     72 , нет. 1 , 1995, с. 17-18 . 
11. ^ ^{A b} L. C. Allen, JE Huheey: Определение электроотрицательности и химия благородных газов . В: Журнал неорганической и ядерной химии . Лента 42 , 1980, стр. 1523-1524 , DOI : 10.1016 / 0022-1902 (80) 80132-1 . 
12. ^ ^{А б} Т. Л. Мик: Электроотрицательность благородных газов . В кн . : Журнал химического образования . Лента 72 , нет. 1 , 1995, с. 17-18 . 
13. ↑ ^{a b c d e f g h i j k l m n o} электроотрицательность (обзор в виде таблицы) . uniterra.de. Проверено 18 июля 2012 года.

литература

Книги

• Линус Полинг : Природа химической связи и структура молекул и кристаллов . Публикации Мэй Я Тайбэй, 1960. 
• Ганс Рудольф Кристен , Герд Мейер: Основы общей и неорганической химии. Sauerländer, Франкфурт-на-Майне, 1997. ISBN 3-7941-3984-4 .

журнальные статьи

• Роберт С. Малликен: Новая шкала электроаффинности; Вместе с данными о состояниях валентности, потенциалах валентной ионизации и сродстве электронов . В: Журнал химической физики . Лента 2 , вып. 11 , 1934, стр. 782-793 , DOI : 10,1063 / 1,1749394 . 
• А.Л. Оллред: Значения электроотрицательности по термохимическим данным . В: Журнал неорганической и ядерной химии . Лента 17 , нет. 3-4 мая 1961 г., стр. 215-221 , DOI : 10,1016 / 0022-1902 (61) 80142-5 . 
• AL Allred, EG Rochow: Шкала электроотрицательности, основанная на электростатической силе . В: Журнал неорганической и ядерной химии . Лента 5 , вып. 4 , 1958, стр. 264-268 , DOI : 10.1016 / 0022-1902 (58) 80003-2 . 
• Уильям Б. Дженсен : Электроотрицательность от Авогадро до Полинга , 2 части, Журнал химического образования, том 73, 1996, стр. 11-20, том 80, 2003, стр. 279-287
• С.Г. Братч: Пересмотренные значения электроотрицательности Малликена. В: Журнал химического образования . Лента 65 , нет. 1 , 1988, с. 34-41 . 
• RT Сандерсон: Еще раз о химических принципах: Принципы электроотрицательности - Часть I. Общая природа . В: Журнал химического образования . Лента 65 , нет. 2 , 1988, с. 112-118 . 
• Р. Т. Сандерсон: Еще раз о химических принципах: Принципы электроотрицательности - Часть 2. Приложения . В: Журнал химического образования . Лента 65 , нет. 3 , 1988, стр. 227-231 . 
• LC Allen: Электроотрицательность - это средняя одноэлектронная энергия электронов валентной оболочки в свободных атомах в основном состоянии . В: Журнал Американского химического общества . Лента 111 , нет. 25 , 1989, стр. 9003-9014 , DOI : 10.1021 / ja00207a003 . 

веб ссылки

Викисловарь: электроотрицательность  - объяснение значений, происхождение слов, синонимы, переводы

• Электроотрицательности (EN) по творческой химии в Интернете
• ChemGlobe - электроотрицательность
• Электроотрицательность в UNI TERRA