PAULING ÖLÇEĞI: ELEKTRONEGATIFLIK VE ENERJI FARKI - KIMYA - 2025

Pauling ölçekli elemanlarının elektronegatiflik ifade etmek kimyasında kullanılan bir rasgele bir ölçektir. Bu, belirli bir atomun başka bir atomla birleştiğinde elektronları çekme eğilimi olarak tanımlanır.

Bu anlamda, elektronegatifliği yüksek elementler kolayca elektron kazanma eğilimindedir. Bunlar metal olmayanlardır, metaller gibi daha az elektronegatif elementler ise elektronlardan vazgeçmek daha kolaydır.

Şekil 1. Pauling ölçeği. Kaynak: Wikimedia Commons.

Bu nedenle, bir elementin elektronegatifliğini bilmek, bir başkası ile birleştirildiğinde oluşturabileceği bağ türü hakkında bir fikre sahip olur. Bunu daha sonra sayısal bir örnekle göreceğiz.

Bu bilgilerle, bir bileşiğin sahip olacağı özelliklerin çoğu tahmin edilebilir, deneysel kimyada ve sürekli olarak yeni bileşiklerin oluşturulduğu malzeme biliminde çok yararlı bir şey.

Ancak, ne kadar önemli olmasına rağmen, elektronegatifliği belirlemenin tek bir yolu olmadığını açıklığa kavuşturmak uygundur; Pauling ölçeği, en çok kullanılanlardan biri olmasına rağmen, onu bulmak için önerilen çeşitli yollardan yalnızca biridir.

Aslında, Pauling'inki, periyodik tablodaki her bir öğeye elektronegatifliğini yansıtan sayısal bir değerin atandığı keyfi bir ölçektir. Bunu, 1939'da iki kez Nobel ödüllü Linus Pauling (1901-1994) tarafından belirlenen her bir elementin elektronegatifliğine sahip olduğumuz şekil 1'de görüyoruz.

Elementlerin elektronegatifliği

Pauling, Don M. Yost ile birlikte elektronegatiflik değerlerini, bağ enerjilerini ölçerek elde edilen deneysel verilerle deneysel olarak buldu.

Pauling, flor elementini - Şekil 1'deki tablonun yukarısına ve sağına - en yüksek elektronegatifliği 4.0 ile atadı. Bu nedenle, flor bağ oluşturduğunda, tüm elementlerin elektronlarını çekme eğilimi en yüksek olanıdır.

İkincisi 3.5 ile oksijen ve üçüncüsü 3.0 ile nitrojendir. Her ikisi de masanın üstünde ve sağında yer alır.

Öte yandan, ters uçta, en az elektronegatif element, Pauling'in 0.7 sayısını atadığı, tablonun solunda yer alan ve sembolü Cs olan sezyumdur.

Periyodik tablodaki elektronegatiflik

Genel anlamda ve şekil 1'de görülebileceği gibi, elektronegatiflik ve iyonlaşma enerjisi periyodik tabloda soldan sağa doğru artar. Genel eğilim, yukarı ve aşağı hareket ederken bir düşüş olduğunu da gösterir.

Bu nedenle, tablonun sağ üst köşesinde en elektronegatif elementlere sahip olacağız: flor, oksijen, klor, nitrojen. En az elektronegatif - veya tercih ederseniz en fazla elektropozitif - solda bulunur: lityum, sodyum, potasyum ve grup 1'in diğer elementleri - alkali ve alkali toprak metallerine karşılık gelen en soldaki sütun.

Her sütunda, bu eğilimi takip etmeyen merkezdeki geçiş metalleri dışında, elementin atom sayısı arttıkça elektronegatiflik azalır.

Dikkat edilmesi gereken önemli bir nokta, elektronegatifliğin göreceli olduğu, her bir elemanın değişmez bir özelliği olmadığı ve yalnızca diğer elemanlarınkine göre ölçüldüğüdür. Oksidasyon durumuna büyük ölçüde bağlıdır, bu nedenle aynı element, oluşturduğu bileşiğin türüne bağlı olarak farklı elektronegatiflik sergileyebilir.

Bağlayıcı enerji farkı

Şekil 2. Amerikalı kimyager Linus Pauling, 1955. Kaynak: Wikimedia Commons.

Kimyada bağ, aynı veya farklı atomların moleküller oluşturmak için bir araya gelme şeklidir. Onları istikrarlı bir şekilde bir arada tutan atomlar arasında kuvvetler ortaya çıkar.

Birkaç bağlantı türü vardır, ancak burada ikisi dikkate alınmıştır:

-Kovalent, benzer elektronegatiflikteki atomların bir çift elektronu paylaştığı.

-İyonik, elektrostatik çekimin hüküm sürdüğü farklı elektronegatifliklere sahip atomlar arasında sık.

AA ve BB olarak gösterilen iki A ve B elementinin birbirleriyle moleküller oluşturabileceğini varsayalım. Ve ayrıca bir tür bağ yoluyla bir AB bileşiği oluşturmak için birleşebilirler.

Moleküller arası kuvvetlerin katılımı sayesinde bağda enerji vardır. Örneğin AA bağındaki enerji E _AA, BB bağındaki enerji EBB ve son olarak AB bileşiğinde E _AB'dir .

AB molekülü kovalent bir bağ tarafından oluşturulmuşsa, teorik olarak bağ enerjisi, E _AA ve E _BB enerjilerinin ortalamasıdır :

E _AB = ½ (E _AA + E _BB )

Pauling , çeşitli bileşikler için E _AB'yi hesapladı , deneysel olarak ölçtü ve Δ adını verdiği iki değer arasındaki farkı belirledi:

Δ = - (E _AB ) ölçülmüştür - (E _AB ) teorik- = - (E _AB ) ölçülmüştür - ½ (E _AA + E _BB ) -

Pauling şöyle düşündü: Eğer Δ 0'a çok yakınsa, bu, her iki elementin elektronegatifliklerinin benzer olduğu ve onları birleştiren bağın kovalent olduğu anlamına gelir. Ancak Δ küçük değilse, A ve B arasındaki bağ saf kovalent değildir.

Δ'nın mutlak değeri ne kadar büyükse, A ve B elemanlarının elektronegatifliği arasındaki fark o kadar büyük olur ve bu nedenle onları birleştiren bağ iyonik tipte olacaktır. Daha sonra okuyucu, Δ'yi hesaplayarak bir bileşiğin bağ türünü belirlemenin mümkün olduğu bir örnek bulacaktır.

Elektronegatiflik için Denklemler

Pauling, enerjilerdeki farkın bağın doğasını ayıran sinyal olduğunu varsayarak, onu bir molekül oluşturan iki A ve B elementinin göreceli elektronegatiflikleri için deneysel bir ifade oluşturmaya yönlendiren birçok deney gerçekleştirdi.

Bu elektronegatifliği χ (Yunanca "chi" harfi) olarak belirten Pauling,'yi şu şekilde tanımladı:

f ² Δ = ²

χ (A) - χ (B) = f√Δ = 0.102√Δ

Δ değerinin pozitif bir miktar olduğuna dikkat edin. Δ'nin karekökü ile çarpılarak görünen f = 0.102 faktörü, her iki enerji birimi olan kJ (kilojul) ve eV (elektron-volt) arasındaki dönüşüm faktörüdür.

Bunun yerine kilokalori ve elektron-volt kullanılırsa, elektronegatifliklerdeki fark benzer bir formülle ancak f = 0.208 ile ifade edilir:

χ (A) - χ (B) = 0,208√Δ

Pauling, hidrojene, kimyager Robert Mulliken tarafından elde edilen önceki bir değer olan 2.1 değerini atayarak başladı. Bu öğeyi başlangıç ​​noktası olarak seçti çünkü diğerleri ile kovalent bağlar oluşturuyor.

Önceki denklemi kullanarak, elemanların geri kalanına göreli değerler atamaya devam etti. Böylece, önceki bölümde anlatıldığı gibi, periyodik tabloda soldan sağa ve yukarıdan aşağıya hareket ederken elektronegatifliğin arttığını fark etti.

Misal

Aşağıda, Pauling ölçeğine göre elementlerin bir listesi bulunmaktadır: N, J, Y ve M ve bunların elektronegatiflikleri Χ:

- N : Χ = 4.0

- J : Χ = 1,5

- Y : Χ = 0,9

- M : Χ = 1,6

Onlarla oluşan aşağıdaki bileşikler arasında:

YJ, YN, MN ve JM

En yüksek iyonik karaktere sahip olanı ve doğası kovalent olanı belirtin. Cevabınız için sebepler verin.

Çözüm

Pauling tarafından belirlenen kriterlere göre, en yüksek iyonik karaktere sahip bileşik, elektronegatiflikler arasında en büyük farka ve dolayısıyla daha büyük bir Δ değerine sahip olan bileşik olacaktır. En düşük enerji farkına sahip bileşik, kovalent bağa sahip olandır.

Sonra her bileşik için Δ değerinin ne kadar olduğunu şu şekilde hesaplayacağız:

Kompozit YJ

Δ = ² = (0,9 - 1,5) ² = 0,36

Bileşik YN

Δ = ² = (0,9 - 4,0) ² = 9,61

Kompozit MN

Δ = ² = (1,6 - 4,0) ² = 5,76

Kompozit JM

Δ = ² = (1.5 - 1.6) ² = 0.01

Yukarıdaki sonuçlardan, iyonik bileşiğin Δ = 9.61 olan YN olduğu, kovalent bileşiğin ise Δ = 0.01 ile JM olduğu açıktır.

Referanslar

1. Kimya Libretexts. Pauling Electronegativity. Chem.libretexts.org adresinden kurtarıldı.
2. IUPAC Altın Kitabı. Elektronegativite. Goldbook.iupac.org adresinden kurtarıldı.
3. Salas-Banuet, G. Yanlış anlaşılan elektronegatiflik. Kurtarıldı: scielo.org.
4. Bilimsel metinler. Elektronegativite. Textscientificos.com'dan kurtarıldı.
5. Whitten, K. 2010. Kimya. 9. Ed Brooks / Cole. Cengage Learning.
6. Vikipedi. Kovalent bağ. Es.wikipedia.org adresinden kurtarıldı.
7. Vikipedi. İyonik bağ. Es.wikipedia.org adresinden kurtarıldı.