Elektronegatiivisuus (χ) (suhteellinen elektronegatiivisuus) on atomin perustavanlaatuinen kemiallinen ominaisuus, kvantitatiivinen ominaisuus molekyylin atomin kyvylle siirtää yhteisiä elektronipareja itseään kohti , eli atomien kyvylle vetää puoleensa muiden atomien elektroneja . itselleen. Halogeeneilla ja voimakkailla hapettimilla on korkein elektronegatiivisuusaste ( p-alkuaineet , F , O , N , Cl ), ja alhaisin aste on aktiivisilla metalleilla ( ryhmän I s-alkuaineet , Na , K , Cs ).
Amerikkalainen kemisti L. Pauling esitteli modernin käsitteen atomien elektronegatiivisuudesta . Hän käytti elektronegatiivisuuden käsitettä selittääkseen tosiasian, että A-B heteroatomisen sidoksen energia (A, B ovat minkä tahansa kemiallisen alkuaineen symboleja) on yleensä suurempi kuin A-A ja B-B homoatomisten sidosten geometrinen keskiarvo.
Paulingin ensimmäinen ja laajalti tunnettu (yleisin) suhteellisen atomielektronegatiivisuuden asteikko kattaa arvot 0,7: stä franciumatomille 4,0: aan fluoriatomeille . Fluori on elektronegatiivisin alkuaine, jota seuraa happi (3,5) ja sitten typpi ja kloori ( alkali- ja maa-alkalimetallien elektronegatiivisuusarvot ovat alhaisimmat välillä 0,7-1,2 ja halogeeneilla korkeimmat arvot alueella 4,0 -2,5 Tyypillisten epämetallien elektronegatiivisuus on yleisen arvoalueen keskellä ja on pääsääntöisesti lähellä 2:ta tai hieman enemmän kuin 2. Vedyn elektronegatiivisuus on 2,2 [ 1] useimmat siirtymämetallit , elektronegatiivisuusarvot ovat alueella Pääalaryhmien raskaiden alkuaineiden elektronegatiivisuusarvot ovat lähellä 2,0. On myös useita muita elektronegatiivisuusasteikkoja, jotka perustuvat aineiden eri ominaisuuksiin, mutta niiden suhteellinen järjestys elementit niissä on suunnilleen samat.
Elektronegatiivisuuden teoreettisen määritelmän ehdotti amerikkalainen fyysikko R. Mulliken . Perustuen ilmeiseen kantaan, jonka mukaan molekyylin atomin kyky vetää itseensä elektronivaraus riippuu atomin ionisaatioenergiasta ja sen elektroniaffiniteetista, R. Mulliken esitteli atomin A elektronegatiivisuuden käsitteen keskiarvona. ulkoisten elektronien sitoutumisenergian arvo valenssitilojen ionisaation aikana (esimerkiksi A - pisteestä A + ) ja ehdotti tällä perusteella hyvin yksinkertaista suhdetta atomin elektronegatiivisuudelle [2] [3] :
missä on atomin ionisaatioenergia, on elektronien affiniteetti .Tällä hetkellä atomien elektronegatiivisuuksien määrittämiseen on olemassa monia erilaisia menetelmiä, joiden tulokset ovat suhteellisen pieniä eroja lukuun ottamatta hyvin sopusoinnussa keskenään ja ovat joka tapauksessa sisäisesti yhdenmukaisia.
Edellä kuvatun Mulliken-asteikon lisäksi on olemassa yli 20 erilaista muuta elektronegatiivisuusasteikkoa (joiden arvojen laskentaan perustuvat aineiden eri ominaisuudet), mukaan lukien L. Paulingin asteikko (perustuu sitomisenergia muodostuessaan monimutkaisia aineita yksinkertaisista aineista), Allred-Rokhov-asteikko (perustuu ulkoiseen elektroniin vaikuttavaan sähköstaattiseen voimaan), Oganov -asteikko [4] [5] [6] ja muut. Ehdotettu kaava Oganov vuonna 2021 ottaa huomioon molekyylin ionisen stabiloinnin multiplikatiivisena komponenttina ja mahdollistaa suuremman tarkkuuden, kuten pienillä elektronegatiivisuuden eroilla, ja yleisesti [4] . Vuonna 2022 Xiao Dong Nankain yliopistosta , Oganov ym., laski kemiallisten alkuaineiden elektronegatiivisuuden korkeissa paineissa: 500 tuhatta atm , 2 miljoonaa atm ja 5 miljoonaa atm [7] .
Elementti | mittakaavassa
paulaaminen (eV −1/2 ) |
mittakaavassa
Mulliken (eV) |
mittakaavassa
Allen (eV) |
mittakaavassa
Martynova ja Batsanova (eV −1/2 ) |
mittakaavassa
Oganova (mittaamaton arvot) |
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 |
Olla | 1.57 | 4.41 | 1,576 | 1.5 | 2.42 |
mg | 1.31 | 3.62 | 1,293 | 1.2 | 2.39 |
Ca | yksi | 3.07 | 1,034 | yksi | 2.2 |
Sr | 0,95 | 2.87 | 0,963 | yksi | 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 |
Huom | 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 | 1,756 | 1.7 | 2.43 |
Sisään | 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 |
Kuten | 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 | neljä | neljä |
Cl | 3.16 | 8.29 | 2,869 | 3 | 3.56 |
Br | 2.96 | 7.59 | 2,685 | 2.8 | 3.45 |
minä | 2.66 | 6.76 | 2.359 | 2.5 | 3.2 |
klo | 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 |
pm | 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 |
Hän | - | 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 | - | - |
Tarkkaan ottaen elementille ei voida katsoa pysyvää elektronegatiivisuutta. Atomin elektronegatiivisuus riippuu monista tekijöistä, erityisesti atomin valenssitilasta , muodollisesta hapetusasteesta , yhdisteen tyypistä, koordinaatioluvusta , atomin ympäristön muodostavien ligandien luonteesta. molekyylijärjestelmä ja jotkut muut. Viime aikoina elektronegatiivisuuden karakterisoinnissa käytetään yhä useammin ns. kiertoradan elektronegatiivisuutta riippuen sidoksen muodostumiseen osallistuvan atomiradan tyypistä ja sen elektronipopulaatiosta, eli siitä, onko atomikiertorata. jakamattoman elektroniparin miehittämä, parittoman elektronin asuttama yksittäin tai se on vapaa . Mutta huolimatta tunnetuista elektronegatiivisuuden tulkinnan ja määrittelyn vaikeuksista, se on aina välttämätön molekyylijärjestelmän sidosten luonteen kvalitatiiviselle kuvaukselle ja ennustamiselle, mukaan lukien sidosenergia, elektronivarauksen jakautuminen ja ionisuusaste ( polariteetti ), voimavakio. , jne.
Kvanttikemian nopean kehityksen aikana molekyylimuodostelmien kuvauksen välineenä (1900-luvun puoliväli ja toinen puoli ) L. Paulingin lähestymistapa osoittautui hedelmälliseksi ). Sidosen ionisuusaste, eli rakenteen osuus, jossa elektronegatiivisempi atomi "ottaa" kokonaan valenssielektroninsa, kokonaisresonanssi "kuvaan" määritellään tässä teoriassa seuraavasti:
missä on ero sitoutuvien atomien elektronegatiivisuuden välillä.
Yksi tällä hetkellä kehittyneimmistä lähestymistavoista on Sandersonin lähestymistapa. Tämä lähestymistapa perustui ajatukseen atomien elektronegatiivisuuden tasaamisesta niiden välisen kemiallisen sidoksen muodostumisen aikana . Lukuisat tutkimukset ovat löytäneet yhteyksiä Sandersonin elektronegatiivisuuden ja useimpien jaksollisen järjestelmän elementtien epäorgaanisten yhdisteiden tärkeimpien fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksien välillä . [9] Sandersonin menetelmän muunnos, joka perustuu elektronegatiivisuuden uudelleenjakaumaan molekyylin atomien välillä orgaanisia yhdisteitä varten, osoittautui myös erittäin hedelmälliseksi. [10] [11] [12]
Yksityiskohtainen etsintä elektronegatiivisuusasteikkojen välisestä suhteesta mahdollisti uuden lähestymistavan atomien elektronegatiivisuuden käytännön asteikon valintaan. Atomien elektronegatiivisuuden käytännön mittakaava perustuu Luo-Bensonin käsitteeseen, jossa käytetään kovalenttisen säteen r käsitettä . Fysikaalisen merkityksen mukaan atomin elektronegatiivisuus χ LB on etäisyydellä r atomin ytimestä sijaitsevan valenssielektronin vetoenergiaan verrannollinen määrä:
Missä m ja n ovat p- ja s-elektronien lukumäärä atomin valenssikuoressa.
Luo ja Benson itse suosittelivat arvolle χ LB (atomien elektronegatiivisuus) tarkempaa nimeä " kovalenttinen potentiaali ". Käytännön elektronegatiivisuuden asteikkoa kehitettäessä Luo ja Bensonin asteikkoa täydennettiin d- ja f-elementtien elektronegatiivisuudella, jonka suunnitteluohjaukseen otettiin kaksi ulkoisten elektronien lukumäärää. Atomien elektronegatiivisuuden arvot käytännön asteikolla χ * ja niiden kovalenttiset säteet r ( Å ) on annettu taulukossa:
Atomien elektronegatiivisuuden arvot käytännön asteikolla χ* ja niiden kovalenttiset säteet r, (Å). [13]
|
Taulukossa esitetty χ*-arvojen joukko osoittaa käytännön elektronegatiivisuusasteikon tärkeän ominaisuuden: vedyn elektronegatiivisuusarvo tällä asteikolla χ*(H)=2,7 määrittää selkeän rajan metallien (M) ja epämetallien välille [H ]: χ*(M) < χ*[N]. Ainoat poikkeukset ovat siirtymän jälkeiset metallit (Sn, Bi, Po), kun taas muissa asteikoissa elektronegatiivisuusarvot , vedyn alempi elektronegatiivisuus , metallien lisäksi useimmat ei-metallit (B, Si, Ge, As, Sb, Te ), ja Parr-Pearsonin asteikolla jopa hiiltä, fosforia, rikkiä, seleeniä, jodia. [13]
Vedyn erityinen asema käytännön mittakaavassa antaa aiheen pitää vedyn elektronegatiivisuutta alkuaineiden elektronegatiivisuuden ”mitana”, mikä mahdollistaa siirtymisen dimensiottomaan käytännön mittakaavaan χ*, joka määritellään suhteena χ*(X)/ χ*(Н). [13]
Ryhmä | 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 | |
Kausi | |||||||||||||||||||
yksi | H2.20 _ |
Hän 4.5 | |||||||||||||||||
2 | Li 0,99 |
Ole 1,57 |
B 2.04 |
C 2,55 |
N 3,04 |
O 3,44 |
F 3,98 |
Ei 4.4 | |||||||||||
3 | Na 0,98 |
Mg 1,31 |
Al 1,61 |
Si 1,90 |
P2.19 _ |
S2.58 _ |
Cl 3,16 |
Ar 4.3 | |||||||||||
neljä | K 0,82 |
Noin 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 |
Kuten 2.18 |
Katso 2.55 |
Br2,96 _ |
3,00 Kr | |
5 | Rb 0,82 |
Sr 0,95 |
K 1,22 |
Zr 1,33 |
Huom 1.6 |
ma 2.16 |
Tc 1.9 |
Ru 2.2 |
Rh 2,28 |
Pd 2.20 |
Ag 1,93 |
CD 1.69 |
Vuonna 1.78 |
Sn 1,96 |
Sb 2.05 |
Te 2.1 |
Minä 2.66 |
Xe 2.60 | |
6 | Cs 0,79 |
Ba 0,89 |
* |
hf 1.3 |
Ta 1.5 |
L 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 |
Klo 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 | |
Lantanidit | * |
La 1.1 |
Ce 1.12 |
Pr 1.13 |
Nd 1.14 |
Klo 1.13 |
Sm 1,17 |
Eu 1.2 |
Gd 1.2 |
Tb 1.1 |
Päivä 1.22 |
Ho 1.23 |
Er 1.24 |
Tm 1,25 |
Yb 1.1 |
Lu 1.27 | |||
aktinidit | ** |
AC 1.1 |
Th 1.3 |
Pa 1.5 |
U 1,38 |
Np 1,36 |
Pu 1,28 |
Olen 1.13 |
cm 1,28 |
Bk 1.3 |
Katso 1.3 |
Es 1.3 |
fm 1.3 |
Md 1.3 |
ei 1.3 |
Lr 1,291 | |||
Sanakirjat ja tietosanakirjat | |
---|---|
Bibliografisissa luetteloissa |
Rakennekemia | |
---|---|
kemiallinen sidos | |
Rakenteen näyttö | |
Elektroniset ominaisuudet | |
Stereokemia |
Jaksollinen järjestelmä | |
---|---|
Muodot |
|
Tuoteluettelot tekijän mukaan | |
ryhmät | |
Jaksot | |
Kemiallisten alkuaineiden perheet |
|
Jaksotaulukon lohko | |
muu | |
|