Elektronegativitet

Elektronegativitet (χ) (relativ elektronegativitet) er en grundlæggende kemisk egenskab ved et atom, en kvantitativ karakteristik af et atoms evne i et molekyle til at forskyde almindelige elektronpar mod sig selv , det vil sige atomers evne til at tiltrække elektroner fra andre atomer for dem selv. Den højeste grad af elektronegativitet er i halogener og stærke oxidationsmidler ( p-elementer , F , O , N , Cl ), og den laveste er i aktive metaller ( gruppe I s-elementer , Na ,K , Cs ).

Beskrivelse

Det moderne koncept om atomers elektronegativitet blev introduceret af den amerikanske kemiker L. Pauling . Han brugte begrebet elektronegativitet til at forklare det faktum, at energien af en A-B heteroatomisk binding (A, B er symbolerne for ethvert kemisk element) generelt er større end den geometriske middelværdi af A-A og B-B homoatomiske bindinger.

Paulings første og almindeligt kendte (mest almindelige) skala for relativ atomisk elektronegativitet dækker værdier fra 0,7 for franciumatomer til 4,0 for fluoratomer . Fluor er det mest elektronegative grundstof, efterfulgt af oxygen (3,5) og derefter nitrogen og klor ( alkali- og jordalkalimetaller har de laveste elektronegativitetsværdier i intervallet 0,7-1,2, og halogener har de højeste værdier i intervallet 4,0 -2,5 Elektronegativiteten af typiske ikke-metaller er i midten af det generelle værdiområde og er som regel tæt på 2 eller lidt mere end 2. Elektronegativiteten af brint tages lig med 2,2 [1] For de fleste overgangsmetaller , elektronegativitetsværdierne ligger i intervallet Elektronegativitetsværdierne for de tunge grundstoffer i hovedundergrupperne er tæt på 2,0. Der er også flere andre elektronegativitetsskalaer baseret på stoffers forskellige egenskaber, men den relative indretning af elementer i dem er omtrent det samme.

Den teoretiske definition af elektronegativitet blev foreslået af den amerikanske fysiker R. Mulliken . Baseret på den åbenlyse holdning, at et atoms evne i et molekyle til at tiltrække en elektronisk ladning til sig selv afhænger af atomets ioniseringsenergi og dets elektronaffinitet, introducerede R. Mulliken begrebet elektronegativitet af atom A som gennemsnittet. værdien af bindingsenergien af de ydre elektroner under ioniseringen af valenstilstande (f.eks. fra A − til A + ) og foreslog på dette grundlag en meget simpel relation for et atoms elektronegativitet [2] [3] :

\chi ={\frac {1}{2}}\left(J_{1}^{A}+\varepsilon _{A}\right),

hvor er et atoms ioniseringsenergi,

J_{1}^{A}

\varepsilon _{A}

er elektronaffiniteten .

På nuværende tidspunkt er der mange forskellige metoder til bestemmelse af atomers elektronegativitet, hvis resultater er i god overensstemmelse med hinanden, bortset fra relativt små forskelle, og under alle omstændigheder er internt konsistente.
Ud over Mulliken-skalaen beskrevet ovenfor, er der mere end 20 forskellige andre skalaer for elektronegativitet (baseret på beregningen af værdierne af hvilke er baseret på forskellige egenskaber ved stoffer), herunder L. Pauling-skalaen (baseret på bindingsenergi under dannelsen af et komplekst stof fra simple), Allred-Rokhov-skalaen (baseret på den elektrostatiske kraft, der virker på en ekstern elektron), Oganov- skalaen [4] [5] [6] og andre. Den foreslåede formel af Oganov i 2021 tager den ioniske stabilisering af molekylet i betragtning som en multiplikativ komponent og tillader beregning med større nøjagtighed som med små forskelle i elektronegativitet, og i det store hele [4] . I 2022 beregnede Xiao Dong fra Nankai University , Oganov et al. elektronegativiteten for kemiske grundstoffer ved høje tryk: 500 tusind atm , 2 millioner atm og 5 millioner atm [7] .

Værdierne af skalaerne for elektronegativitet beregnet ved forskellige formler [5]

Element	vægt pauling (eV −1/2 )	vægt Mulliken (eV)	vægt Allen (eV)	vægt Martynova og Batsanova (eV −1/2 )	vægt Oganova (dimensionsløs værdier)
H	2.2 [8]	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
Være	1,57	4,41	1,576	1.5	2,42
mg	1,31	3,62	1,293	1.2	2,39
Ca	en	3.07	1.034	en	2.2
Sr	0,95	2,87	0,963	en	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
Cr	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
NB	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
Vedr	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	1.756	1.7	2,43
I	1,78	3,09	1.656	1.8	2,29
Tl	1,62	3.24	1.789	(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
Som	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	fire	fire
Cl	3.16	8,29	2.869	3	3,56
Br	2,96	7,59	2.685	2.8	3,45
jeg	2,66	6,76	2.359	2.5	3.2
På	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
Om eftermiddagen	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
D y	1.22	3.15	-	-	2.07
Ho	1,23	3.18	-	-	2.12
Eh	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
Han	-	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	-	-

Strengt taget kan et grundstof ikke tilskrives en permanent elektronegativitet. Et atoms elektronegativitet afhænger af mange faktorer, især af atomets valenstilstand , den formelle oxidationstilstand , typen af forbindelse, koordinationstallet , arten af de ligander , der udgør miljøet af atomet i molekylære system og nogle andre. For nylig, oftere og oftere, for at karakterisere elektronegativitet, bruges den såkaldte orbital elektronegativitet, afhængigt af typen af atomorbital , der deltager i dannelsen af en binding, og dens elektronpopulation, det vil sige, om atomorbital er optaget af et ikke-delt elektronpar, enkelt befolket af en uparret elektron, eller er ledig . Men på trods af de kendte vanskeligheder med at fortolke og definere elektronegativitet, er det altid nødvendigt for en kvalitativ beskrivelse og forudsigelse af arten af bindinger i et molekylært system, herunder bindingsenergi, elektronisk ladningsfordeling og grad af ionicitet ( polaritet ), kraftkonstant , etc.

I perioden med hurtig udvikling af kvantekemi som et middel til at beskrive molekylære formationer (midten og anden halvdel af det 20. århundrede ) , viste L. Paulings tilgang at være frugtbar. ). Graden af ionicitet af bindingen, det vil sige bidraget af strukturen, hvor et mere elektronegativt atom fuldstændig "tager" sine valenselektroner, til det overordnede resonans "billede", er i denne teori defineret som ${\chi }({\rm {{F})~{\approx }~4,1))$ ${\chi }({\rm {{Fr})~{\approx }~0,7))$

${\omega }=1-{\exp {\left(-{\frac {({\Delta }{\chi })^{2}}{4}}\right)))$

hvor er forskellen mellem elektronegativiteten af bindingsatomerne. ${\displaystyle {\Delta }{\chi ))$

En af de mest udviklede tilgange på nuværende tidspunkt er Sanderson-tilgangen. Denne tilgang var baseret på ideen om at udligne atomers elektronegativitet under dannelsen af en kemisk binding mellem dem. Talrige undersøgelser har fundet sammenhænge mellem Sanderson elektronegativitet og de vigtigste fysisk-kemiske egenskaber ved uorganiske forbindelser af langt de fleste af grundstofferne i det periodiske system . [9] Modifikationen af Sandersons metode, baseret på omfordelingen af elektronegativitet mellem molekylets atomer for organiske forbindelser, viste sig også at være meget frugtbar. [10] [11] [12]

En praktisk skala for atomers elektronegativitet

En detaljeret søgning efter forholdet mellem elektronegativitetsskalaerne gjorde det muligt at danne en ny tilgang til at vælge en praktisk skala for atomers elektronegativitet. Den praktiske skala for elektronegativitet af atomer er baseret på konceptet Luo-Benson , ved at bruge begrebet kovalent radius r . Ifølge den fysiske betydning er elektronegativiteten af et atom χ LB en størrelse proportional med tiltrækningsenergien af en valenselektron placeret i en afstand r fra atomkernen:

$\chi _{\text{LB}}={\frac {m+n}{r}}$

Hvor m og n er antallet af p- og s-elektroner i atomets valensskal.

Luo og Benson anbefalede selv for værdien af χ LB (atomers elektronegativitet) det mere nøjagtige navn " kovalent potentiale ". I processen med at udvikle en praktisk skala for elektronegativitet blev Luo og Bensons skala suppleret med elektronegativiteten af d- og f-elementer, for hvilke antallet af eksterne elektroner lig med to blev indført i designkontrollen. Værdierne for atomers elektronegativitet i den praktiske skala χ * og deres kovalente radier r ( Å ) er angivet i tabellen:

Værdierne for atomers elektronegativitet i den praktiske skala χ* og deres kovalente radier r, (Å). [13]

Z	Element	χ*	r
en	H	2.7	0,371
3	Li	0,75	1.337
fire	Være	2.08	0,96
5	B	3,66	0,82
6	C	5.19	0,771
7	N	6,67	0,75
otte	O	8.11	0,74
9	F	9,915	0,706
elleve	Na	0,65	1.539
12	mg	1,54	1.30
13	Al	2,40	1,248
fjorten	Si	3,41	1,173
femten	P	4,55	1.10
16	S	5,77	1.04
17	Cl	7.04	0,994
19	K	0,51	1.953
tyve	Ca	1.15	1,74
21	sc	1,49	1,34
22	Ti	1,57	1,27
23	V	1,65	1.21
24	Cr	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
tredive	Zn	1,87	1.07
31	Ga	2,38	1,26
32	Ge	3.24	1,223
33	Som	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	NB	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	I	2.00	1.497
halvtreds	sn	2,83	1,412
51	Sb	3,62	1,38
52	Te	4,38	1,37
53	jeg	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	Om eftermiddagen	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	Vedr	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	På	4,67	1,50

Sættet af χ*-værdier vist i tabellen demonstrerer et vigtigt træk ved den praktiske elektronegativitetsskala: elektronegativitetsværdien for brint i denne skala χ*(H)=2,7 definerer en klar grænse mellem metaller (M) og ikke-metaller [H] ]: χ*(M) < χ*[N]. De eneste undtagelser er post-transition metaller (Sn, Bi, Po), mens i andre skalaer, elektronegativitetsværdier, lavere elektronegativitet af hydrogen , ud over metaller, de fleste ikke-metaller (B, Si, Ge, As, Sb, Te ), og i skalaen Parr-Pearson endda kulstof, phosphor, svovl, selen, jod. [13]

Brintens særlige position i den praktiske skala giver anledning til at betragte brints elektronegativitet som et "mål" for grundstoffernes elektronegativitet, hvilket muliggør overgangen til en dimensionsløs praktisk skala χ*, defineret som forholdet χ*(X)/ χ*(Н). [13]

Relative elektronegativitetsværdier

Gruppe

II A

III B

IV B

VI B

VII B

VIII B

II B

III A

IV A

VI A

VII A

VIII A

Periode

H2.20
_

Han
4,5

Li
0,99

Vær
1,57

B
2,04

C
2,55

N
3,04

O
3,44

F
3,98

Ne
4,4

Na
0,98

Mg
1,31

Al
1,61

Si
1,90

P2.19
_

S2.58
_

Cl
3,16

Ar
4,3

fire

K
0,82

Ca
1.00

Sc
1,36

Ti
1,54

V
1,63

Cr
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

Som
2.18

Se
2,55

Br2,96
_

Kr
3,00

Rb
0,82

Sr
0,95

Y
1,22

Zr
1,33

NB
1,6

ma
2.16

Tc
1,9

Ru
2.2

Rh
2,28

Pd
2,20

Ag
1,93

CD
1,69

I
1,78

Sn
1,96

Sb
2,05

Te
2.1

I
2,66

Xe
2,60

Cs
0,79

Ba
0,89

hf
1,3

Ta
1,5

W
2,36

Ad
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

Ved
2.2

Rn
2,2

0,7

Ra
0,9

Lanthanider

La
1.1

Ce
1.12

Pr
1,13

Nd
1,14

13.13
_

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

Aktinider

AC
1.1

den 1.3

Pa
1,5

U
1,38

Np
1,36

Pu
1,28

Am
1.13

cm
1,28

Bk
1,3

Jf
. 1.3

Es
1.3

fm
1.3

Md
1,3

nej
1.3

Lr
1.291

Noter

↑ Brint: elektronegativitet . webelementer .
↑ Mulliken, RS (1934). "En ny Electroaffinity Scale; Sammen med data om valenstilstande og om valensioniseringspotentialer og elektronaffiniteter”. Journal of Chemical Physics . 2 (11): 782-793. Bibcode : 1934JChPh...2..782M . DOI : 10.1063/1.1749394 .
↑ Mulliken, RS (1935). "Elektroniske strukturer af molekyler XI. Elektroaffinitet, molekylære orbitaler og dipolmomenter." J. Chem. Phys. 3 (9): 573-585. Bibcode : 1935JChPh...3..573M . DOI : 10.1063/1.1749731 .
↑ 1 2 Grundlægger: Non-profit partnerskab "International Partnership for the Dissemination of Scientific Knowledge" Adresse: 119234, Moscow, GSP-1, Leninsky Gory, Moscow State University, D. 1. Skoltech skabte en ny skala for elektronegativitet . "Videnskabeligt Rusland" - videnskab er i detaljerne! (7. april 2021). Dato for adgang: 10. maj 2021. (Russisk)
↑ 1 2 Christian Tantardini, Artem R. Oganov. Termokemiske elektronegativiteter af grundstofferne (engelsk) // Nature Communications. — 2021-04-07. — Bd. 12 , udg. 1 . - S. 2087 . — ISSN 2041-1723 . - doi : 10.1038/s41467-021-22429-0 .
↑ Maxim Abaev Elektroner og sæler // Science and Life , 2021, nr. 6. - s. 88-91
↑ Xiao Dong, Artem R. Oganov et al. Elektronegativitet og kemisk hårdhed af elementer under tryk (engelsk) // PNAS. - 2022. - 1. marts ( bd. 119 , udg. 10 ).
↑ Brint : elektronegativitet . webelementer . (ubestemt)
↑ Sanderson RT Chemical Bonds and Bond Energy. NY: Acad.Press, 1976.- 218 s.
↑ S. S. Batsanov, Strukturkemi. Fakta og afhængigheder. - M: Dialog-MGU, 2000. - 292 s. ISBN 5-89209-597-5
↑ N. S. Zefirov, M. A. Kirpichenok, F. F. Izmailov, M. I. Trofimov, Dokl. AN SSSR , 296 , 1987, 883.
↑ M. I. Trofimov, E. A. Smolensky, Proceedings of the Academy of Sciences. Chemical series , 2005, s. 2166-2176.
↑ 1 2 3 Filippov G.G., Gorbunov A.I. En ny tilgang til valget af en praktisk skala for atomers elektronegativitet .. - Russian Chemical Journal, 1995. - V. 39, udgave 2. - S. 39-42.

Se også

elektronaffinitet

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Fantastisk catalansk Fantastisk catalansk Fantastisk catalansk Fantastisk catalansk Fantastisk norsk Britannica (online)
I bibliografiske kataloger	GND : 4192165-3 J9U : 987007538463605171 LCCN : sh85042246

Strukturkemi
kemisk binding	Aromaticitet kovalent binding Ionisk binding metalforbindelse hydrogenbinding Donor-acceptor interaktion Tautomerisme Van der Waals forbindelse
Struktur display	Funktionel gruppe Strukturel formel Skeletformel molekylær graf SMIL Kemisk formel ligand Koordinationsgeometri Koordinationssfære
Elektroniske egenskaber	Elektronegativitet elektronaffinitet Ioniseringsenergi Polaritet af kemiske bindinger Oktetregel
Stereokemi	asymmetrisk atom isomerisme Konfiguration Kiralitet Konfirmation

Periodiske system
Dmitri Ivanovich Mendeleev Periodisk lov Elementgrupper
Formater	kort Ved blokke Udvidet forstørret Elektroniske konfigurationer Elektronegativitet Alternativ Isotoper af elementer
Varelister efter	...Navn ... Etymologier ...åbningstid ...oxidationstilstande ... Hårdhed ... Udbredelse hos mand : sporstoffer makronæringsstoffer Organogener ... Værdien af standard elektrokemiske potentialer
Grupper	en 2 3 fire 5 6 7 otte 9 ti elleve 12 13 fjorten femten 16 17 atten
Perioder	en 2 3 fire 5 6 7 otte
Familier af kemiske grundstoffer	ikke-metaller Halvmetaller (metalloider) Metaller Intransitive elementer overgangsmetaller Post-transition metaller Interne overgangsmetaller Lanthanider Aktinider Transuranium superovergangsmetaller letmetaller Tungmetaller Supertunge elementer (transaktinoider) Ildfaste metaller Platingruppe metaller ædelmetaller Ikke-jernholdige metaller radioaktive grundstoffer kunstige elementer Sjældne varer sjældne jordarters grundstoffer Sporstoffer Monoisotopiske elementer Polyisotopiske elementer
Periodisk tabel blok	s-elementer p-elementer d-elementer f-elementer g-elementer
Andet	Lanthanid sammentrækning actinoid sammentrækning Forudsagte elementer Symboler for kemiske grundstoffer liste
Det periodiske system Kategori:Periodisk system Portal: Kemi {{ Periodisk system af elementer }}