ELEKTRONEGATIFLIK: ÖLÇEKLER, VARYASYON, FAYDA VE ÖRNEKLER - KIMYA - 2025

Elektronegatiflik moleküler ortamının yoğunluğunu elektron çekmek için bir atomun yeteneği ile ilgili bir periyodik özelliği görecelidir. Bir atomun, bir moleküle bağlandığında elektronları çekme eğilimidir. Bu, birçok bileşiğin davranışına ve birbirleriyle moleküller arası etkileşime nasıl yansır.

Tüm elementler bitişik atomlardan elektronları aynı derecede çekmez. Elektron yoğunluğundan kolayca vazgeçenler durumunda, elektropozitif oldukları söylenirken, kendilerini elektronlarla "örtenler" elektronegatiftir. Bu özelliği (veya kavramı) açıklamanın ve gözlemlemenin birçok yolu vardır.

Kaynak: Wikipedia Commons.

Örneğin, bir molekülün elektrostatik potansiyel haritalarında (yukarıdaki görüntüdeki klor dioksit için olan ClO _{2 gibi} ) klor ve oksijen atomları için farklı elektronegatifliklerin etkisi gözlemlenir.

Kırmızı renk, molekülün elektron açısından zengin bölgelerini, δ- ve mavi renk, elektron açısından fakir δ + olanları gösterir. Böylece, bir dizi hesaplama hesaplamasından sonra, bu tür bir harita oluşturulabilir; çoğu elektronegatif atomların konumu ile and- arasında doğrudan bir ilişki gösterir.

Aynı zamanda şu şekilde görselleştirilebilir: Bir molekül içinde, elektronların geçişinin en elektronegatif atomların yakınında meydana gelmesi daha olasıdır. Bu nedenle, ClO ₂ için oksijen atomları (kırmızı küreler) kırmızı bir bulutla, klor atomu (yeşil küre) mavimsi bir bulutla çevrilidir.

Elektronegatifliğin tanımı, fenomene verilen yaklaşıma bağlıdır, onu belirli yönlerden ele alan birkaç ölçek vardır. Bununla birlikte, tüm ölçeklerin ortak noktası, atomların içsel doğası tarafından desteklenmeleridir.

Elektronegatiflik ölçekleri

Elektronegatiflik ölçülebilen bir özellik değildir ve mutlak değerlere sahip değildir. Neden? Çünkü bir atomun elektron yoğunluğunu kendisine çekme eğilimi tüm bileşiklerde aynı değildir. Başka bir deyişle: elektronegatiflik moleküle bağlı olarak değişir.

ClO ₂ molekülü için Cl atomu N atomu ile değiştirilirse, O'nun elektronları çekme eğilimi de değişecektir; artabilir (bulutu daha kırmızı yapabilir) veya azalabilir (rengini kaybedebilir). Fark, oluşan yeni NO bağında yatar, böylece ONO molekülüne (nitrojen dioksit, NO ₂ ) sahip olur.

Bir atomun elektronegatifliği tüm moleküler çevresi için aynı olmadığından, onu diğer değişkenler açısından tanımlamak gerekir. Bu şekilde, referans görevi gören ve örneğin oluşan bağın türünü (iyonik veya kovalent) tahmin etmeye izin veren değerlere sahibiz.

Pauling ölçeği

Büyük bilim adamı ve iki Nobel Ödülü sahibi Linus Pauling, 1932'de Pauling ölçeği olarak bilinen elektronegatifin niceliksel (ölçülebilir) bir formunu önerdi. İçinde, bağ oluşturan iki elementin, A ve B'nin elektronegatifliği, AB bağının iyonik karakteriyle ilişkili ekstra enerji ile ilişkiliydi.

Bu nasıl? Teorik olarak kovalent bağlar en kararlı olanlardır, çünkü elektronlarının iki atom arasında dağılımı eşittir; yani AA ve BB molekülleri için her iki atom da bağın elektron çiftini aynı şekilde paylaşır. Bununla birlikte, eğer A daha elektronegatif ise, o zaman bu çift A'dan B'den daha fazla olacaktır.

Bu durumda, AB artık tamamen kovalent değildir, ancak elektronegatiflikleri çok fazla farklılık göstermiyorsa bağının yüksek bir kovalent karaktere sahip olduğu söylenebilir. Bu olduğunda, bağ küçük bir kararsızlığa uğrar ve A ile B arasındaki elektronegatiflik farkının bir ürünü olarak ekstra enerji kazanır.

Bu fark ne kadar büyükse, AB bağının enerjisi o kadar büyük olur ve sonuç olarak bu bağın iyonik karakteri o kadar büyük olur.

Bu ölçek, kimyada en yaygın olarak kullanılanı temsil eder ve elektronegatiflik değerleri, flor atomu için 4 değerinin atanmasından kaynaklanır. Oradan diğer elementlerin hesaplarını yapabilirler.

Mulliken ölçeği

Pauling ölçeği bağlarla ilişkili enerji ile ilgili olsa da, Robert Mulliken ölçeği diğer iki periyodik özellikle ilgilidir: iyonlaşma enerjisi (EI) ve elektron afinitesi (AE).

Bu nedenle, yüksek EI ve AE değerlerine sahip bir element çok elektronegatiftir ve bu nedenle moleküler ortamından elektronları çekecektir.

Neden? Çünkü EI, ondan bir dış elektronun “koparılmasının” ne kadar zor olduğunu ve AE'nin gaz fazında oluşan anyonun ne kadar kararlı olduğunu yansıtır. Her iki özelliğin büyüklüğü de yüksekse, element elektronların "aşığı" dır.

Mulliken elektronegatiflikleri aşağıdaki formülle hesaplanır:

Χ _M = ½ (EI + AE)

Yani, χ _M , EI ve AE'nin ortalama değerine eşittir.

Bununla birlikte, hangi atomların bağ oluşturduğuna bağlı olan Pauling ölçeğinden farklı olarak, değerlik durumunun özellikleriyle (en kararlı elektronik konfigürasyonları ile) ilgilidir.

Her iki ölçek de elementler için benzer elektronegatiflik değerleri üretir ve kabaca aşağıdaki dönüşümle ilgilidir:

Χ _P = 1,35 (Χ _M ) ^1/2 - 1,37

Hem X _M hem de X _P boyutsuz değerlerdir; yani birimlerden yoksundurlar.

AL Allred ve E. Rochow ölçeği

Sanderson ve Allen ölçekleri gibi başka elektronegatiflik ölçekleri de vardır. Bununla birlikte, ilk ikiyi takip eden, Allred ve Rochow ölçeğidir (χ _AR ). Bu sefer, bir elektronun atomların yüzeyinde yaşadığı etkili nükleer yüke dayanıyor. Bu nedenle, çekirdeğin çekici gücü ve ekran etkisi ile doğrudan ilişkilidir.

Elektronegatiflik periyodik tabloda nasıl değişir?

Kaynak: nl.wikipedia'da Bartux.

Sahip olduğunuz ölçekler veya değerler ne olursa olsun, elektronegatiflik bir süre sağdan sola ve gruplar halinde aşağıdan yukarıya doğru artar. Böylece flor ile karşılaşana kadar sağ üst köşegene doğru (helyum sayılmaz) artar.

Yukarıdaki resimde ne söylendiğini görebilirsiniz. Periyodik tabloda Pauling elektronegatiflikleri, hücrelerin renklerinin bir fonksiyonu olarak ifade edilir. Florin en elektronegatif olduğu için, daha belirgin bir mor renge sahipken, en az elektronegatif (veya elektropozitif) koyu renklere sahiptir.

Aynı şekilde grupların başlarının (H, Be, B, C vb.) Daha açık renklere sahip olduğu, grup içerisine inildiğinde diğer unsurların koyulaştığı görülmektedir. Bu ne hakkında? Cevap yine hem EI, AE, Zef (etkin nükleer yük) özelliklerinde hem de atom yarıçapındadır.

Moleküldeki atom

Tek tek atomların gerçek bir nükleer yükü Z vardır ve dış elektronlar, koruyucu etkiden dolayı etkili bir nükleer yüke maruz kalır.

Zef, bir süre geçtikçe atomun daralacağı şekilde artar; yani atom yarıçapları bir süre azalır.

Bu, bir atomun diğerine bağlanması anında elektronların en yüksek Zef'e sahip atoma doğru "akması" sonucunu doğurur. Ayrıca, elektronların bir atoma doğru gitme yönünde belirgin bir eğilim varsa, bu bağa iyonik bir karakter verir. Durum böyle olmadığında, ağırlıklı olarak kovalent bir bağdan söz ederiz.

Bu nedenle elektronegatiflik, atomik yarıçaplara (Zef) göre değişir ve bunlar da EI ve AE ile yakından ilgilidir. Her şey bir zincirdir.

Bu ne için?

Elektronegatiflik ne için? Prensip olarak bir ikili bileşiğin kovalent mi yoksa iyonik mi olduğunu belirlemek için. Elektronegatiflik farkı çok yüksek olduğunda (1,7 birim veya daha fazla oranda), bileşiğin iyonik olduğu söylenir. Ayrıca, hangi bölgelerin elektron bakımından daha zengin olacağını bir yapıda ayırt etmek için de faydalıdır.

Buradan, bileşiğin hangi mekanizma veya reaksiyona girebileceği tahmin edilebilir. Elektron açısından fakir bölgelerde, δ +, negatif yüklü türler belirli bir şekilde hareket edebilir; ve elektron açısından zengin bölgelerde, atomları diğer moleküllerle (dipol-dipol etkileşimleri) çok özel şekillerde etkileşebilir.

Örnekler (klor, oksijen, sodyum, flor)

Klor, oksijen, sodyum ve flor atomları için elektronegatiflik değerleri nelerdir? Florinden sonra en elektronegatif kim? Periyodik tablo kullanılarak sodyumun koyu mor renge sahip olduğu, oksijen ve klor renklerinin görsel olarak çok benzer olduğu görülmüştür.

Pauling, Mulliken ve Allred-Rochow ölçekleri için elektronegatiflik değerleri şunlardır:

Na (0.93, 1.21, 1.01).

Veya (3.44, 3.22, 3.50).

Cl (3.16, 3.54, 2.83).

F (3.98, 4.43, 4.10).

Sayısal değerlerle oksijen ve klorin olumsuzlukları arasında bir fark gözlendiğine dikkat edin.

Mulliken ölçeğine göre klor, Pauling ve Allred-Rochow ölçeklerinin aksine oksijenden daha elektronegatiftir. İki element arasındaki elektronegatiflik farkı, Allred-Rochow ölçeği kullanıldığında daha da belirgindir. Ve son olarak, seçilen ölçek ne olursa olsun flor en elektronegatif olandır.

Dolayısıyla bir molekülde F atomunun olması, bağın yüksek iyonik karaktere sahip olacağı anlamına gelir.

Referanslar

1. Shiver ve Atkins. (2008). İnorganik kimya. (Dördüncü baskı, Sayfa 30 ve 44). Mc Graw Hill.
2. Jim Clark. (2000). Elektronegativite. Alındığı kaynak: chemguide.co.uk
3. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (11 Aralık 2017). Elektronegatiflik Tanımı ve Örnekler. Alındığı: thinkco.com
4. Mark E. Tuckerman. (5 Kasım 2011). Elektronegatiflik ölçeği. Alındığı kaynak: nyu.edu
5. Vikipedi. (2018). Elektronegativite. Alınan: es.wikipedia.org