Il elettronegatività è una proprietà periodica relativa che riguarda la capacità di un atomo di attrarre densità di elettroni dal suo ambiente molecolare. È la tendenza di un atomo ad attrarre elettroni quando è attaccato a una molecola. Ciò si riflette nel comportamento di molti composti e nel modo in cui interagiscono tra loro in modo intermolecolare..
Non tutti gli elementi attraggono gli elettroni dagli atomi adiacenti nella stessa misura. Nel caso di quelli che danno facilmente densità elettronica, si dice che lo sono elettropositivo, mentre quelli che sono "coperti" di elettroni lo sono elettronegativo. Esistono molti modi per spiegare e osservare questa proprietà (o concetto).
Ad esempio, nelle mappe del potenziale elettrostatico per una molecola (come quella per il biossido di cloro nell'immagine sopra, ClODue) si osserva l'effetto delle diverse elettronegatività per gli atomi di cloro e ossigeno.
Il colore rosso indica le regioni ricche di elettroni della molecola, δ-, e il colore blu indica le regioni povere di elettroni, δ +. Quindi, dopo una serie di calcoli computazionali, è possibile stabilire questo tipo di mappa; molti di loro mostrano una relazione diretta tra la posizione degli atomi elettronegativi e δ-.
Può anche essere visualizzato come segue: all'interno di una molecola, è più probabile che il transito di elettroni avvenga in prossimità degli atomi più elettronegativi. È per questo motivo che per ClODue gli atomi di ossigeno (le sfere rosse) sono circondati da una nuvola rossa, mentre gli atomi di cloro (la sfera verde) sono circondati da una nuvola bluastra.
La definizione di elettronegatività dipende dall'approccio dato al fenomeno, ci sono diverse scale che lo considerano sotto certi aspetti. Tuttavia, tutte le scale hanno in comune il fatto di essere supportate dalla natura intrinseca degli atomi.
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L'elettronegatività non è una proprietà quantificabile, né ha valori assoluti. Perché? Perché la tendenza di un atomo ad attrarre la densità elettronica verso di esso non è la stessa in tutti i composti. In altre parole: l'elettronegatività varia a seconda della molecola.
Sì per la molecola ClODue Se l'atomo di Cl fosse scambiato con l'atomo di N, cambierebbe anche la tendenza di O ad attrarre gli elettroni; potrebbe aumentare (rendere la nuvola più rossa) o diminuire (perdere colore). La differenza sarebbe nel nuovo legame N-O formato, per avere così la molecola O-N-O (biossido di azoto, NODue).
Poiché l'elettronegatività di un atomo non è la stessa per tutti i suoi dintorni molecolari, è necessario definirla in termini di altre variabili. In questo modo sono presenti valori che fungono da riferimento e che consentono di prevedere, ad esempio, il tipo di legame che si forma (ionico o covalente).
Il grande scienziato e vincitore di due premi Nobel, Linus Pauling, propose nel 1932 una forma quantitativa (misurabile) dell'elettronegativo nota come scala Pauling. In esso, l'elettronegatività di due elementi, A e B, che formano legami, era correlata all'energia extra associata al carattere ionico del legame A-B.
Com'è? Teoricamente, i legami covalenti sono i più stabili, poiché la distribuzione dei loro elettroni tra due atomi è equa; cioè, per le molecole A-A e B-B entrambi gli atomi condividono la coppia di elettroni del legame allo stesso modo. Tuttavia, se A è più elettronegativo, allora detta coppia sarà più di A che di B.
In quel caso, A-B non è più completamente covalente, anche se se le loro elettronegatività non differiscono molto, si può dire che il loro legame ha un alto carattere covalente. Quando ciò accade, il legame subisce una piccola instabilità e acquisisce energia extra come prodotto della differenza di elettronegatività tra A e B.
Maggiore è questa differenza, maggiore è l'energia del legame AB e, di conseguenza, maggiore è il carattere ionico di detto legame..
Questa scala rappresenta la più utilizzata in chimica, ei valori di elettronegatività derivano dall'assegnazione di un valore di 4 per l'atomo di fluoro. Da lì potevano calcolare quello degli altri elementi.
Mentre la scala di Pauling ha a che fare con l'energia associata ai legami, la scala di Robert Mulliken è più correlata ad altre due proprietà periodiche: energia di ionizzazione (EI) e affinità elettronica (AE).
Pertanto, un elemento con valori EI e AE elevati è molto elettronegativo e quindi attirerà elettroni dal suo ambiente molecolare..
Perché? Perché EI riflette quanto sia difficile "strappare" un elettrone esterno da esso, e AE quanto sia stabile l'anione formato nella fase gassosa. Se entrambe le proprietà hanno grandezze elevate, l'elemento è "amante" degli elettroni..
Le elettronegatività di Mulliken sono calcolate con la seguente formula:
ΧM = ½ (EI + AE)
Cioè, χM è uguale al valore medio di EI e AE.
Tuttavia, a differenza della scala Pauling che dipende da quali atomi formano legami, è correlata alle proprietà dello stato di valenza (con le sue configurazioni elettroniche più stabili).
Entrambe le scale generano valori di elettronegatività simili per gli elementi e sono approssimativamente correlati alla seguente riconversione:
ΧP = 1,35 (ΧM)1/2 - 1.37
Entrambi XM come XP sono valori adimensionali; cioè, mancano di unità.
Esistono altre scale di elettronegatività, come le scale Sanderson e Allen. Tuttavia, quella che segue le prime due è la scala Allred e Rochow (χAR). Questa volta si basa sull'effettiva carica nucleare che un elettrone sperimenta sulla superficie degli atomi. Pertanto, è direttamente correlato alla forza attrattiva del nucleo e all'effetto schermo..
Indipendentemente dalle scale o dai valori che hai, l'elettronegatività aumenta da destra a sinistra per un periodo e dal basso verso l'alto nei gruppi. Pertanto, aumenta verso la diagonale in alto a destra (senza contare l'elio) fino a quando non incontra il fluoro.
Nell'immagine sopra puoi vedere cosa è stato appena detto. Nella tavola periodica, le elettronegatività di Pauling sono espresse in funzione dei colori delle celle. Poiché il fluoro è il più elettronegativo, ha un colore viola più prominente, mentre i colori meno elettronegativi (o elettropositivi) più scuri..
Allo stesso modo, si può osservare che le teste dei gruppi (H, Be, B, C, ecc.) Hanno colori più chiari e che man mano che uno discende attraverso il gruppo, gli altri elementi si scuriscono. Cosa riguarda? La risposta ancora è sia nelle proprietà EI, AE, Zef (carica nucleare efficace) che nel raggio atomico.
I singoli atomi hanno una carica nucleare reale Z e gli elettroni esterni subiscono una carica nucleare efficace a causa dell'effetto schermante..
Man mano che si muove in un periodo, Zef aumenta in modo tale che l'atomo si contrae; cioè, i raggi atomici vengono ridotti in un periodo.
Ciò ha come conseguenza che, al momento di legare un atomo con un altro, gli elettroni “fluiranno” verso l'atomo con lo Zef più alto. Inoltre, questo conferisce un carattere ionico al legame se c'è una marcata tendenza per gli elettroni ad andare verso un atomo. Quando questo non è il caso, si parla di un legame prevalentemente covalente.
Per questo motivo l'elettronegatività varia a seconda dei raggi atomici, Zef, che a loro volta sono strettamente correlati a EI e AE. Tutto è una catena.
A cosa serve l'elettronegatività? In linea di principio per determinare se un composto binario è covalente o ionico. Quando la differenza di elettronegatività è molto alta (a una velocità di 1,7 unità o più) si dice che il composto sia ionico. È anche utile discernere in una struttura quali regioni sono probabilmente più ricche di elettroni..
Da qui, è possibile prevedere quale meccanismo o reazione potrebbe subire il composto. Nelle regioni povere di elettroni, δ +, le specie caricate negativamente possono agire in un certo modo; e nelle regioni ricche di elettroni, i loro atomi possono interagire in modi molto specifici con altre molecole (interazioni dipolo-dipolo).
Quali sono i valori di elettronegatività per gli atomi di cloro, ossigeno, sodio e fluoro? Dopo il fluoro, chi è il più elettronegativo? Utilizzando la tavola periodica, si osserva che il sodio ha un colore viola scuro, mentre i colori dell'ossigeno e del cloro sono visivamente molto simili..
I suoi valori di elettronegatività per le scale Pauling, Mulliken e Allred-Rochow sono:
Na (0,93, 1,21, 1,01).
Oppure (3.44, 3.22, 3.50).
Cl (3,16, 3,54, 2,83).
F (3,98, 4,43, 4,10).
Si noti che con i valori numerici si osserva una differenza tra le negatività dell'ossigeno e del cloro.
Secondo la scala Mulliken, il cloro è più elettronegativo dell'ossigeno, contrariamente alle scale Pauling e Allred-Rochow. La differenza di elettronegatività tra i due elementi è ancora più evidente utilizzando la scala Allred-Rochow. E infine, il fluoro indipendentemente dalla scala scelta è il più elettronegativo..
Pertanto, dove c'è un atomo F in una molecola significa che il legame avrà un carattere ionico elevato..
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